Технология производства химических волокон — 3-е изд. - Ряузов A.H.
Скачать (прямая ссылка):
Ацетилен при взаимодействии с формальдегидом в присутст-| вии ацетиленида меди образует бутиндиол:
CH2O
CHsCH ->- HOCH2C=CCH2OH
Гидрированием бутиндиола получают 1,4-бутандиол:
H2
OHCH2=CCH2OH
-*¦ HO(CHj)4OH
Дегидратацией 1,4-бутандиола в присутствии фосфорной ки„ лоты получают тетрагидрофуран: Jf
H2C— CH2 ^\
HO(CH2J4OH I I
-На° H2C44/CH2
В результате взаимодействия тетрагидрофурана с галлоид? дородными кислотами происходит размыкание цикла и образов ние 1,4-дихлорбутана:
H2C-I
H2C
/
О
-CH2 I
CH2
Cl(CHj)4Cl
Полученный 1,4-дихлорбутан с цианидами металлов образуе| динитрил адипиновой кислоты {адипонитрил):
С1(СН2)4С1 —>- NC(CH2J4NC
Адипонитрил может быть получен также непосредственно из тетра-гидрофурана при взаимодействии его с цианидом водорода:
H2C-CH2 нем
• I I —>¦ NC(CH2J4CN H2C4^CH2 -Н2°
О
Полугидрированием адипонитрила получают нитрил аминокап-роновой кислоты, а затем омылением последнего — капролактам:
NC(CH2J4CN -^-»- H2N(CH2J5CN —» HN(CH2J5CO
J_!
Качество капролактама, применяемого для производства волокна капрон, характеризуется следующими основными показателями:
Внешний вид ". . ..................Белые кристаллы
Молекулярная масса................. 113,16
Температура, С
кристаллизации................. 68,8—69,0
кипения..................... 262
Перманганатное число 3%-ного водного раствора, с . , 5000—10000
Содержание летучих оснований мэкв */кг....... 0,0—0,6
Окраска 50%-ного водного раствора, ед. платиново-
кобальтовой шкалы, не более............ 5,0
Содержание, %, не более
циклогексаноноксима.............. 0,002
железа..................... 0,00002
Кислотность мэкв/кг, не более . . . '......... 0,2
Щелочность мэкв/кг, ие более......t .... . 0,05
* мэкв—миллнэкшшалент=Ш000 эквивалента.
Капролактам поступает на заводы синтетического волокна в полиэтиленовых мешках или в бумажных мешках, помещенных в мешки из прорезиненной ткани. Он транспортируется также в расплавленном состоянии в специальных цистернах, покрытых термоизоляцией и снабженных змеевиком для парового обогрева. При транспортировании расплава капролактама достигается значительный экономический эффект, так как отпадает операция плавления капролактама на заводе-потребителе и исключается загрязнение продукта. Расплавленный лактам может храниться в обогреваемых и изолированных емкостях.
'6.1.2. Синтез поликапроамида
Процесс полимеризации капролактама — превращение циклов в линейные полимеры — называется полиамидированием. Он протекает только при сравнительно высокой температуре и повышенном, нормальном или пониженном давлении в присутствии акти-Ватора. Активаторами могут служить органические или минеральные кислоты, а также вода, соль АГ, аминокапроновая кислота.
или другие соединения, которые в условиях процесса полиамиди-рования капролактама способны претерпевать химические превращения с выделением воды. Кроме перечисленных соединений очень эффективными активаторами являются щелочи и металлический натрий, которые в десятки и сотни раз сокращают продолжительность реакции полиамидирования. В производственных условиях в качестве активатора процесса полиамидирования капролактама чаще всего применяется вода*.
Механизм реакции образования поликапроамида зависит от характера применяемого активатора. В присутствии воды реакция полиамидирования капролактама протекает ступенчато по следующей схеме.
На начальной стадии процесса при взаимодействии капролактама с водой образуется аминбкапроновая кислота:
HN(CH2)6CO + H2O —»- H2N(CH2)6COOH
і_!
Аминокапроновая кислота соединяется с молекулой капролактама и образуется димер: M
H2N(CH2)SiCOOH + HN(CHj)5CO —> H2N(CH2)sCO—HN(CH2)6COOH Щ
Димер взаимодействует еще е одной молекулой капролактама и образуется тример:
. H2N(CH2)6CO—HN(CH2)6COOH + HN(CH2)E—CO —>
—>- H2N(CH2)6CO—HN(CH2)5CO—HN(CH2)6COOH
Присоединение молекул капролактама происходит до образования поликапроамида:
----HN(CH2)5CO—HN(CH2)5CO—HN(CH2)CO----
Реакция полиамидирования капролактама является равновесной и обратимой: ц n[HN(CH2)5CO) *=fc----HN(CHs)8CO-HN(CHt)8CO---- Щ
В связи с этим капролактам не полностью превращается в по-' ликапроамид и в полимере всегда содержится некоторое количество мономера и других низкомолекулярных водорастворимых соединений (димера, тримера и капролактама).
Количество и состав низкомолекулярной фракции, содержащейся в поликапроамиде (рис. 16.1), зависит от температурных условий проведения процесса. Например, при 18O0C количество низкомолекулярных фракций, состоящих из димера и тримера, достигает 2—3%, а при 250—270°С —уже 10—12%, причем примерно 2/3 составляет мономер и 1/3 — димеры и тримеры капролактама. Низкомолекулярные водорастворимые соединения могут
* Полиамидирование капролактама в присутствии воды называется гидролитическим полиамидироеанием.
рис 16.1. Зависимость содержания
