Технология производства химических волокон — 3-е изд. - Ряузов A.H.
Скачать (прямая ссылка):
лимитируется диффузией их через образовавшуюся пленку, на которой осаждаются продукты распада побочных соединений вискозы (тиокарбонатов). С течением времени ионы кислоты достигают осевой линии волокна, полностью нейтрализуя NaOH в толще нити (точка нейтрализации). Граничная линия нейтрализации отделяет области ксантогената целлюлозы, уже подвергшегося частичному, на 3—6%, разложению (рН 2) и свежесформованного ксантогената, находящегося в виде геля (рН 7,2—8,6). Следует отметить, что процесс высаживания ксантогената целлюлозы из раствора в толще нити, строго говоря, несколько опережает процесс нейтрализации вследствие обеднения вискозы едким натром, движущимся из глубины волокна наружу из-за разности его концентраций. Однако условно принимается, что оба процесса происходят практически одновременно и через 120—150 мм (при скорости формования 60 м/мин) волокно полностью нейтрализовано и в нем произошли фазовые переходы (от жидкости к твердому телу).
Характер процесса высаживания ксантогената целлюлозы в значительной степени влияет на свойства получаемой нити, так как основные особенности структуры волокна зависят от условий проведения этого процесса.
На процесс осаждения же в первую очередь влияет состав я соотношение основных компонентов осадительной ванны, добавки в .вискозу и осадительную ванну, регулирующие скорости диффУ' зии компонентов ванны внутрь нити.
В зависимости от характера протекающих при формовании 6 толще нити процессов изменяется прежде всего форма ее поперечного среза. Ординарные по прочностным свойствам вискозные нити (разрывная нагрузка 150—200 Н/текс, удлинение 16—24/в' имеют, как правило, изрезанный по периметру срез с ярко выра; женными ядром и оболочкой. Нити, обладающие повышенной прочностью, высоким начальным модулем и высокой прочность1* в мокром состоянии (кордные, высокомодульные и полинознУе'' имеют круглый или бобовидный срез, однородный по поперек му сечению.
рассмотрим действие остальных компонентов осадительной ванны.
Сульфат натрия вводится в осадительную ванну для снижения диссоциации серной кислоты, а также для дегидратации формующихся нитей. Серная кислота в водном растворе диссоциирует по схеме:
H2SO4 ч=і H+ + HSO4 и HSOI H+ + SO4^
Константа диссоциации для первого уравнения Ki « 1, а для второго K2 « Ю-3- При введении в раствор Na2SO4 увеличивается концентрация ионов SO4", вследствие чего диссоциация H2SO4 снижается и концентрация ионов H+ уменьшается.
Аналогичное действие оказывают и другие сульфаты, например, магния, аммония, но, так как сульфат натрия является наиболее дешевым реагентом и, кроме того, он образуется в осадительной ванне при взаимодействии последней с вискозой, его применяют чаще.
Практикой установлено, что структура нити получается тем однороднее, чем-меньше степень набухания нити, выходящей из осадительной ванны. Гидратация (степень набухания) нити в осадительной ванне тем меньше, чем больше в ней солей. Например, при повышении концентрации Na2SO4 в осадительной ванне с 180, до 300 г/л степень набухания формующей нити снижается с 250 до 120%. Применению осадительных ванн с высоким содержанием Na2SO4 препятствуют ограниченная растворимость сульфатов в 10—12%-ном растворе кислоты. Дегидратирующая способность Na2SO4 наиболее высока по сравнению с другими сульфатами. Высокое содержание в ванне сульфата натрия обеспечивает получение нитей С мягким грифом, с хорошими физико-механическими свойствами.
Сульфат цинка. Основное действие ZnSO4 при формовании волокна заключается в том, что ионы цинка образуют поперечные связи и в ксантогенате целлюлозы:
TCeH9O4OC=S—-] +«ZnSO4 —> [(свНв04ОС—S—)2Zn]„ + «Na2SO4
SNa
1
вторые, по-видимому, создают центры кристаллизации; кроме Этого, Zn-ксантогенат целлюлозы значительно медленнее разлагается кислотой осадительной ванны, чем Na-ксантогенат. В зависимости от его концентрации в осадительной ванне условия формования нити существенно изменяются, особенно сильно это скатывается в том случае, когда в вискозу вводят модификаторы. ^°нцентрация сульфата цинка может быть подобрана так, что Ст,Ть получается более однородной и структура ее почти полно-Га 10 соответствует структуре оболочки. Эта особенность сульфа-НіітцННка широко используется при получении вискозной кордной
7.2. СТРУКТУРА НИТЕЙ
В зависимости от условий -проведения процессов формования поперечный срез волокна может быть круглым, бобовидным ИЛИ с извилистыми краями. Если состав осадительной ванны подобрав так, что ксантогенат целлюлозы высаживается из прядильного раствора с большой скоростью (повышенное содержание H2SO4 й низкое Na2SO4 и ZnSO4) и быстро разлагается в поверхностном слое до гидратцеллюлозы, то внутри нити создается повышенное осмотическое давление, заставляющее перемещаться жидкость из толщи волокна наружу, и объем нити уменьшается. В результате гидратцеллюлозная оболочка сморщивается, образуются складки, и форма поперечного среза становится извилистой.
Медленное осаждение ксантогената целлюлозы, равномерное по радиусу волокна, приводит к сохранению круглого поперечного сечения готовой нити. Это достигается подбором состава осадительной ванны (снижение содержания H2SO4, повышение ZnSO4 и Na2SO4) и добавками в вискозу и осадительную ванну модификаторов. Действие последних в сочетании с высоким содержанием ZnSO4 основано на регулировании толщины и состава поверхностной пленки на струйке вискозы, которая в свою очередь регулирует скорость проникновения компонентов осадительной ванны в формирующуюся нить и, следовательно, скорости осаждения и разложения ксантогената целлюлозы. '
