Технология производства химических волокон — 3-е изд. - Ряузов A.H.
Скачать (прямая ссылка):
НИЗКОМОЛеКуЛярнЫХ Соединений В ПОЛИ- ^ I45 /If
капроамиде от температуры полиамиди- Шарования капролактама. flt^^"
!- <%!<§ 6
быть удалены из поликапроами- | 2 да экстракцией горячей водой * /во Ш 260 SOO или отгонкой под вакуумом из Температура полиамиВироВония°С
расплавленного полимера.
К поликапроамиду, предназначенному для переработки в волокно капрон, предъявляются определенные требования. В частности, он должен иметь достаточно большую молекулярную массу (не ниже 11000) и быть монолитным, т. е. не содержать большого числа пустот и раковин. Кроме того, в полимере не должно быть продуктов окисления (цвет поликапроамида — белый).
Важным показателем способности поликапроамида к волокно-образованию является молекулярная масса или степень полиами-дирования. В производственной практике для характеристики молекулярной массы полиамидов и, в частности поликапроамида, определяют относительную или удельную вязкость раствора полимера в определенных растворителях. Для определения относительной вязкости обычно используют 1%-ный раствор полимера в концентрированной серной кислоте, а для определения удельной вязкости— 0,5%-ный раствор полимера в крезоле*.
Метод определения степени полимеризации поликапроамида основан на существовании зависимости, близкой к линейной, между относительной вязкостью и средней степенью полимеризации поликапроамида. Молекулярную массу поликапроамида приближенно определяют графоаналитически, зная удельную вязкость раствора.
Наряду с относительной и удельной вязкостью определяют также вязкость расплава полимера.
Обычно для формования текстильных нитей и штапельного волокна применяют так называемые низковязкие полиамиды с относительной вязкостью 2,2—2,5; для формования технических (кордных) нитей используют полимеры с более высокой относительной вязкостью (2,6—2,75). Вязкость расплава поликапроамида составляет 60—100 Па-с (низковязкий) и 140—250 Па-с (высоковязкий).
Заданная молекулярная масса полимера может быть достигнута регулированием условий полиамидирования — температуры, продолжительности процесса и содержания регулятора (стабилизатора).
Регуляторами молекулярной массы полиамидов являются вещества, способные при синтезе полимера взаимодействовать, с
* Относительная вязкость — отношение вязкости раствора к вязкости растворителя. Удельная вязкость — отношение разности вязкостей раствора и растворителя к вязкости растворителя.
одной из концевых групп растущей цепи макромолекулы, прекра-щая ее рост. Чаще всего в качестве регулятора применяют уксусную, себациновую или адипиновую кислоты. Для этих целей используют также уксуснокислый н-бутиламин — регулятор двойного действия, способный блокировать обе функциональные группы макромолекулы полиамида. Между содержанием регулятора, вводимого в реакционную систему, и степенью полиамидирования су., ществует следующая зависимость:
СП.--
N
где СП — средняя степень полиамидирования; N0 — число молей мономера; JV-число молей регулятора.
Изменяя количество добавляемого регулятора, можно получить полимер с желаемой молекулярной массой. Чем больше регулятора добавлено к мономеру, тем меньше молекулярная масса полимера.
Волокнообразующая способность поликапроамида, как отмечалось выше, зависит также от таких показателей полимера, как монолитность и содержание продуктов окисления. Наличие в расплавленном полимере пузырьков газообразных продуктов (чаще всего паров воды) является причиной обрывности нити при формовании и вытягивании. К обрывности приводит также частичное (наличие темных точек) или сплошное окисление поликапроамида (полимер имеет коричневый оттенок). Кроме того, при использовании такого полимера на нитях появляются наплывы и невытянутые участки.
Окисление поликапроамида может быть предотвращено при соответствующих усилиях полиамидирования капролактама, обеспечивающих полную изоляцию реакционной массы от воздействия кислорода воздуха. В качестве защитной среды при полиамидиро-вании капролактама и формовании нитей использают азот, содержащий не более 0,0005% кислорода.
Азот, необходимый для этих целей вырабатывают непосредственно на заводах химических волокон. На каждом таком заводе имеется азотно-кислородная установка, на которой методом глубокого охлаждения воздух ожижается, а затем ректификацией разделяется на азот и кислород. Азот, получаемый на этих установках, содержит от 0,2 до 1% кислорода. Тонкая очистка азота от остатков кислорода достигается пропусканием его через нагретые до 480—5000C контактные печи, наполненные медными стружками. При этом кислород, содержащийся в азоте, связывается медью с образованием оксида меди. Для регенерации меди через контактные печи, периодически пропускают водород. При указанной температуре происходит восстановление меди из оксида меди с образованием воды. Возможен также непрерывный процесс восстановления меди из оксида меди. В этом случае к азоту до его поступления в контактную печь добавляют некоторое количество водород3.
