Технология производства химических волокон — 3-е изд. - Ряузов A.H.
Скачать (прямая ссылка):
Поликарбонатные волокна, выпускаемые в полупромышленном масштабе рядом фирм США, Японии и ФРГ, получают из расплавов или растворов полимера общего строения
и молекулярной массы 30 000—50 000. Поликарбонатные волокна, сформованные из растворов (чаще всего в метиленхлориде или ди-оксане) по сухому или мокрому способу, по многим показателям (особенно механическим) уступают волокнам, сформованным из расплавов. Например поликарбонатная нить лексел (США), сформованная из расплава, имеет прочность 400 мН/текс, удлинение 36%, температуру плавления 2400C и характеризуется высокой устойчивостью к ударным нагрузкам, к истиранию и у-излучению, высокой эластичностью и низкой диэлектрической проницаемостью, что позволяет широко использовать его в электротехнике и других специальных областях.
О
CH3 I
С—
I
CH3
о—с
о
_Tt
полиакрилонитрильные волокна
Глава 18
Полиакрилонитрильные волокна на основе полимеров и сополимеров акрилонитрила являются наиболее распространенными среди всех карбоцепных волокон. В общем объеме выпуска синтетических волокон полиакрилонитрильные волокна занимают третье место после полиамидных и полиэфирных; их доля в мировом выпуске синтетических волокон составляет около 20%.
В большинстве случаев нити и волокна получают из сополимеров акрилонитрила, так как нити и волокна из чистого полиакрилонитрила отличаются большой хрупкостью и плохо окрашиваются. При введении в макромолекулу полиакрилонитрила других мономерных звеньев (метилакрилата, метилметакрилата, винил-ацетата, винилпиридина, стирол- или металлилсульфоната; итако-новой кислоты и т. д.) значительно улучшаются свойства получаемых из сополимеров волокон.
Волокна на основе сополимеров акрилонитрила можно подразделить на две группы: 1) полиакрилонитрильные волокна, получаемые из сополимеров, содержащих не менее 85% акрилонитри* ла; 2) модакриловые волокна, получаемые из сополимеров, содержащих менее 85% (обычно 40—60%) акрилонитрила.
Полученные впервые в конце XIX века полимеры из акрилонитрила не плавились и не растворялись в обычных растворителях. Было сделано предположение о сетчатой структуре полимера, и вопрос об использовании его для получения волокон не возникал. Однако в 1942 г. в США и ФРГ был найден растворитель для полиакрилонитрила— диметилформамид. С этого времени начались интенсивные работы по получению полиакрилонитрильных волокон, и в 1949 г. была пущена опытная установка, а с 1950 г. начато промышленное их производство.
Ценные свойства акрилонитрильных "волокон на основе сополимеров акрилонитрила — прочность, эластичность, малая теплопроводность, высокая светостойкость наряду с дешевизной и доступностью сырья — обусловили быстрое развитие производства этих волокон.
Рост производства полиакрилонитрильных волокон виден из приводимых ниже данных: в 1955 г. мировой выпуск их составил 40 тыс. т, в 1960 г. — 129 тыс. т, в 1970 г. —932 тыс. т, в 1978 г.— более 1800 тыс. с. Предполагается, что к 1980 г. выпуск полиакрилонитрильных волокон составит около 2000 тыс. т.
В настоящее время полиакрилонитрильные волокна выпускаются под различными названиями: нитрон (СССР); орлон, акри-лан (США); куртель (Англия); дралон, долан (ФРГ); великрен {Италия); вольпрюла (ГДР); крилор (Франция); кашмилон, экс-лан, беслон (Япония).
18.1. ИСХОДНОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫХ ВОЛОКОН
18.1.1. Акрилонитрил
Одним из основных видов сырья для получения полиакрилонитрильных волокон является акрилонитрил. Существует несколько промышленных способов получения акрилонитрила из этилена или ацетилена и синильной кислоты, из полипропилена и аммиака.
Получение акрилонитрила. Синтез акрилонитрила из этилена проводится по следующей схеме:
Этилен окисляют до этиленоксида:
CH2=CHs+ O2 H2C-CH2
\ /
о
Этиленоксид при взаимодействии с синильной кислотой в водной среде в присутствии катализаторов образует этиленциангидрин:
катализатор
H2C-CH2+ HCN ->- HOCH1CHiCN
При дегидратации этиленциангидрина получается акрилонитрил:
HOCH2CH2CN ——*- CH2=CH
¦ . CN
Очистка акрилонитрила проводится методом ректификации. Описанный способ получения акрилонитрила является наименее экономичным.
До последнего времени наиболее распространенным в промышленности был способ, основанный на взаимодействии ацетилена с синильной кислотой в жидкой среде в присутствии катализаторов:
катализатор
CH=CH + HCN ->¦ CH2=CH
I
CN
Процесс протекает непрерывно и более экономичен, чем предыдущий. Однако в акрилонитриле, полученном этим способом, содержится много побочных продуктов, очистка от которых связана с дополнительными расходами.
Наиболее широкое распространение получил способ синтеза акрилонитрила из пропилена и аммиака. Этот способ вытесняет все другие известные способы производства акрилонитрила.
Одностадийный синтез акрилонитрила, впервые осуществленный в 1960 г. в США, основан на каталитическом окислении пропилена и аммиака. Пропилен является относительно дешевым продуктом, который производится в большом количестве из газов нефтепереработки.
