Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Продукт полимеризации— поликапроамид •—представляет собой смолообраз; ную массу с температурой затвердевания 208—210 °С. Для извлечения' низкомолекулярных соединений, затрудняющих образование и обработку нити, проводят промывку затвердевшего полимера кипящей водой или удаляют примеси в условиях глубокого вакуума непосредственно из горячего расплава.
В первом, чаще применяемом случае, расплав поликапроамида выгружают из аппаратов полимеризации в ванну с водой, где полимер затвердевает в виде лент. Последние режут, и кромку обрабатывают кипящей дистиллированной водой в аппаратах непрерывного действия. Промытую крошку сушат в вакууме или в среде азота при 100—11120 °С до остаточного содержания влаги 0,05—0,25%.
Капроновое волокно формуется при продавливании расплава поликапроамида при 260—2&0ЧС через отверстия фильеры с последующим охлаждением на воздухе вытекающих струек расплава. ‘ В используемой для формования волокна прядильной машине Осуществляется плавление крошки, подача расплава дозирующими насосиками в фильеры с отверстиями диаметром 0,25—0,40 мм, охлаждение и превращение в ннть тонких струек расплава, нанесение на нить замасливающего состава и намотка- на вращающуюся бобину. Равномерность толщины нити обеспечивается постоянным соотношением между количеством расплава, продавливаемого-через фильеру в единицу [времени, и скоростью намотки на бобину.
'Прядильные машины наиболее распространенных конструкций, состоящие из плавильно-формовочной и приемно-намоточной частей, имеют несколько десятков прядильных головок и осуществляют формование при скорости 400—'1000 м/мин.
В настоящее время наблюдается тенденция к созданию полимеризационно-прядильных агрегатов, в которых полимеризация капролактама, удаление низко-молекулярных соединений из расплава и формование волокна объединены в один автоматизированный непрерывный процесс. Такие агрегаты обеспечивают снижение капитальных вложений и затрат при одновременном улучшении качества продукции.
Необходимые прочностные и эластические свойства капроновое волокно приобретает после вытяжки формованной нити, в результате чего изменяется струк-
13
тура волокна, происходит направленная ориентация макромолекул поликапроамида параллельно оси волокиа и распрямление изоглутых макромолекул. При вытягивании длина нити увеличивается в 3—б раз, а диаметр уменьшается почти вдвое. Одним из основных условий успешной операции является обеспечение постоянных температур и влажности -воздуха: при вытягивании тонких нитей температура 20 ± 1 °С и относительная влажность воздуха 60—55%, толстых 21±1 °С и влажность воздуха 55—60%.
Компактная структура нити, облегчающая ее текстильную переработку и улучшающая эксплуатационные свойства, достигается при крупке волокна. Обычно величина крутки составляет 16—40 витков на '1 м. В производственных условиях крутку нити я вытяжку проводят на крутильно-вытяжных машинах. Здесь важно обеспечить заданную степень вытяжки и крутки. Наиболее распространенные типы крутильно-вытяжных машин имеют '80—1160 веретен и осуществляют перемотку при окороети нити 200—*400 м/мин и кратности вытяжки в пределах 2,5—'5,5.
Операции по отделке капроновой нити включают обработку горячей водой или паром '(фиксация) для снятия неравномерных внутренних напряжений, возникших при вытяжке и крутке, удаление влаги, ианесение замасливателя, предотвращающего электризацию волокна при последующих перемотках, создание дополнительной извитости и ряд других.
Наряду с выпуском капроновых нитей для изготовления изделий технического назначения, трикотажа, тканей я других предметов народного потребления, в промышленном масштабе освоен выпуск высокообъемнон нити с улучшенными гигиеническими свойствами. Среди новых видов капроновых нитей и волокон можно выделить бикомпонвнтные волокна, извитые иити для выделки ковров, а также гладкие нити с повышенным блеском; применяемые для придания особого внешнего эффекта тканям и трикотажа.
Основные физико-химические свойства капроновых нитей и волокна приведены ниже:
Пластические массы иа основе капролактама получают полимеризацией при 180—190 °С в присутствии щелочных катализаторов, чаще всего иатрия, калия, лития или их гидроокисей, .а также солей органических кислот. Для повышения качества -полимера применяют сокатализаторы: ацетилкаиролахтам, диизодиана-ты, в том числе блокированные капролактамом [5].
Синтез проводят в среде азота или аргона по периодическому или непрерывному методу. ;На первой стадии процесса поддерживается давление до 1—1,5 ‘МПа, а .на второй — вакуум для удаления воды и не вощедших в реакцию полимеризации мономеров и других низкомолекулярных продуктов. Для получения крупногабаритных изделий полимеризацию проводят непосредственно в форме, в которую заливают расплав капролактама, содержащий катализатор. По такому методу получают полимер капролон В и армированный стеклотканью полимер ка-про-лон СН.
Ряд полимеров промышленного назначения получают сополимеризацией капролактама с другими мономерами — АГ- или СГ-солью, (последняя — продукт взаимодействия -гексаметилендиамина и себациновой кислоты) и рядом других.
