ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Химическая модификация из "Карбоцепные синтетические волокна" Возможности химической модификации [4] ПАН волокон практически не ограничены. Это объясняется легкостью сополимеризации различных виниловых мономеров с акрилонитрилом, высокой реакционной способностью нитрильных групп и легкостью превращения метиленовых групп в макромолекулярных цепях ПАН в радикалы. [c.138] Введение различных звеньев в макромолекулярную цепь ПАН нарушает регулярность строения макромолекул и снижает их межмолекулярное сцепление. В результате с повышением температуры и усилением тепловых колебаний конформация макромолекул изменяется сильнее, и волокна усаживаются в большей степени, чем волокна из гомополимера. Усадочные свойства сополимерных волокон проявляются тем сильнее, чем выше содержание второго мономера и чем слабее выражены дипольные свойства его функциональных групп. Например, из сополимера акрилонитрила (85%) с винил-ацетатом (15%) можно получать волокна, усадка которых в кипящей воде достигает 40—50%. Подвергая эти же волокна сушке в свободном состоянии, можно снизить их усадку в кипящей воде до 4%. Смешивая оба волокна (высокоусадочное и малоусадочное) и подвергая пряжу обработке кипящей водой, можно получать объемную пряжу, которая в последние годы нашла широкое применение в трикотажном и шерстяном производствах. [c.138] Нарзтагение молекулярной структуры (см. выше) облегчает диффузию красителей в глубь волокна. Диффузия облегчается также пористостью ПАН волокон, зависящей от условий их формования, вытягивания и термообработки. [c.138] Наличие в сомономерных звеньях групп СО придает ПАН волокнам сродство к дисперсным красителям, наличие основных групп (например, NH2) или пиридиновых циклов придает им способность связывать кислотные красители, а присутствие в макромолекуле кислотных групп СООН, ЗОдН или других позволяет прочно окрашивать ПАН волокна катионными красителями. Обычно для достижения глубокого тона окраски достаточно иметь в сополимере 1—2% мономерных звеньев с кислотными или основными функциональными группами. [c.138] Для придания ПАН волокнам катионо- или анионообменных свойств обычно вводят в состав сополимера те же кислотные, и соответственно основные компоненты, что и для облегчения крашения. Однако количество кислотных или основных мономерных звеньев в сополимере должно быть в несколько раз увеличено для повышения ионообменной емкости. [c.138] Для придания ПАН волокнам электронообменных свойств необходимо вводить в состав сополимера виниловые мономеры с хиноидными или другими окислительными или восстановительными группировками [6]. [c.138] Если в состав сополимера вводят виниловые мономеры с гидроксильными или другими гидрофильными группами, волокна становятся гидрофильными, а следовательно, меньше электризуются при переработке и в эксплуатации. Однако введение большого числа подобных групп нецелесообразно, так как осложняет формование ПАН волокон в водных осадительных ваннах и снижает прочность волокон в мокром виде. [c.138] Изменяя состав сополимера или подбирая специальные сомономеры, можно придать ПАН волокнам также огнестойкость, негорючесть, а также окраску и т. п. [c.139] Необходимо всегда учитывать, что использование для производства ПАН волокон сополимеров изменяет условия формования, вытягивания и термообработки ПАН волокон. [c.139] Методы прививки боковых цепей в производстве ПАН волокон не нашли большого применения. В принципе к макромолекулам ПАН, так же как и к другим полимерам, содержащим группы СНа в а-положении, можно привить боковые цепи, состоящие из остатков виниловых мономеров. Для этого ПАН волокна необходимо обрабатывать солями Се, V или других металлов переменной валентности, смесями окислительно-восстановительного характера (например, РеЗО + Н Оз) источниками высокой энергии и т. п. Во всех подобных случаях группа СН2 превращается в активный радикал СН , к которому присоединяются по радикально-цепному механизму мономерные звенья акрилонитрила или других виниловых производных. Длина боковых (привитых) цепей может превышать длину основной цепи. [c.139] Модификация ПАН волокон прививкой боковых полимерных цепей преследует те же цели, что и формование волокон из сополимеров введение заданных функциональных групп (ОН, СООН, НЗОд, NH2 и др.), повышение гибкости макромолекул, придание огнестойкости и других специальных свойств. Однако при использовании этого метода модификации встречаются серьезные затруднения. Привитой полимер обычно теряет растворимость или же труднее растворяется в применяемых на производстве растворителях. Нарушается также процесс формования волокон. [c.139] Прививка тех же мономеров к готовым ПАН волокнам обычно сопряжена с замедлением технологического процесса, нарушением его непрерывности и снижением прочности волокна. Значительно больший интерес представляют методы модификации ПАН волокон с использованием химических реакций полимераналогичных превращений. [c.139] Подобными способами удается придавать ПАН волокнам гидрофильность, ионообменные свойства, огнестойкость и т. п., облегчать крашение, повышать теплостойкость, снижать электризуемость. [c.140] Полимераналогичные превращения целесообразно проводить на стадии отмывки свежесформованных ПАН волокон, так как в этом состоянии они реагируют наиболее быстро и полно. [c.140] В последнее время большое внимание уделяется формованию ПАН волокон из смесей полимеров или сополимеров. Возможны два случая распределения обоих полимеров по сечению водокна более или менее равномерное и двухслойное, когда два полимера расположены рядом, но без взаимного проникновения (бикомпонентные волокна). [c.140] В первом случае два или несколько полимеров растворяют в общем растворителе и в прядильном растворе образуется равномерно распределенная смесь. Два полимера редко полностью совмещаются при растворении в общем растворителе, и термодинамическая совмещаемость их является скорее исключением, чем правилом. [c.140] В растворе хорошо совмещаются различные сополимеры акрилонитрила, содержащие небольшое количество сомономеров (10—15%). Например, при производстве волокна акрилан 16 используется смесь сополимеров акрилонитрила с винилацетатом и винилпиридином. Волокна вольпрюла 65 получают из смеси сополимера или гомополимера акрилонитрила с поливинилхлоридом. Последний добавляется в небольших количествах из экономических соображений. [c.140] Часто термодинамически несовместимые смеси полимеров в общем растворителе совмещаются кинетически. Из-за высокой вязкости подобная смесь практически не расслаивается во время подготовки раствора и формования волокна и стабильна в течение достаточно длительного времени. Стабильность подобных смесей может быть дополнительно повышена добавкой третьего полимера, содержащего функциональные группы первого и второго полимера. Например, смесь ПАН и диацетата целлюлозы в диметилформамиде оказывается более стабильной при добавлении небольших количеств того же ацетата, к которому привиты полиакрилонитрильные боковые цепи. [c.140] Многочисленные наблюдения при формовании полиэфирных, полиоле-финовых и других химических волокон показали, что введение в смесь 3—5% второго полимера значительно улучшает комплекс физико-механических показателей полученных волокон, особенно их эластические и усталостные свойства. Это явление обычно объясняется пластификацией основного полимера на границе раздела фаз. При этом основной полимер в процессе формования уплотняется быстрее и затвердевает в виде более мелких структурных образований (кристаллитов, сферолитов). Такая надмолекулярная структура придает волокнам повышенную устойчивость к деформации. [c.140] Кроме того, добавка второго полимера или сополимера позволяет в широких пределах изменять свойства ПАН волокон, придавая им способность окрашиваться кислотными или основными красителями, гидрофильные или антистатические свойства и т. п. [c.140] Вернуться к основной статье