Технология производства химических волокон — 3-е изд. - Ряузов A.H.
Скачать (прямая ссылка):
18.3. СВОЙСТВА ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛА
Молекулярная масса полиакрилонитрила, используемого для формования нитей (жгута), находится в пределах 40 000—60 000.
Полимер, полученный суспензионным способом, представляет собой белый порошок. Размер и форма частиц определяются условиями полимеризации. При длительном нагревании полиакрилонитрила до 140—1600C он изменяет окраску и становится нерастворимым. При плавлении полимер разлагается. Поэтому формовать полимер можно только из растворов.
В последнее время проводятся исследования" по формованию полиакрилонитрильных нитей из полимера, находящегося в размягченном состоянии.
Сополимеры акрилонитрила, содержащие более 85% акрилонитрила, обладают примерно теми же свойствами, что и гомопо-лимер.
18.4. ПОЛУЧЕНИЕ ПРЯДИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛА
Прядильные растворы для формования полиакрилонитрильных нитей могут быть получены двумя способами: растворением готового полимера в растворителе или же непосредственной полимеризацией акрилонитрила в растворителе- с одновременным получением прядильного раствора.
Рассмотрим технологический процесс получения прядильных растворов растворением готового полимера.
Процесс включает следующие основные операции: приготовление суспензии полимера в растворителе, растворение, обезвозду-шивание, фильтрацию и усреднение растворов.
Щ
Рис. 18.4. Схема процесса Приготовления прядильных растворов растворением полимера:
1 —дозатор полимера; 2—дозатор растворителя; 3—суспензатор; 4—растворитель; 5—эвакуатор; 6—фильтр-пресс; 7 — бак для смешения прядильного раствора.
На рис. 18.4 представлена схема получения прядильных растворов. Полимер и растворитель непрерывно дозируются в суспензатор 3, где происходит сме
шение полимера с растворителем и образование суспензии. Полимер (и особенно сополимеры акрилонитрила) быстро набухает в растворителях. При этом, чем мельче порошок, тем легче набухшие частички полимера слипаются в комок. Образовавшиеся комки очень долго растворяются. Для предотвращения быстрого набухания полимера растворитель предварительно охлаждают.
Из аппарата 3 суспензия подается в растворитель 4 непрерывного действия, где происходит быстрое нагревание суспензии с одновременным растиранием для ускорения процесса растворения *. Растворение проходит при температурах 70—130 °С. Учитывая склонность полимера к пожелтению, продолжительность растворения (нахождения полимера в растворе при высоких температурах) должна быть минимальной. Это во многом зависит от конструкции растворителя. В растворителе шнекового типа, где подогрев суспензии происходит в основном за счет тепла, выделяющегося при трении, полиакрилонитрил растворяется при 100— 120 °С за 30—40 с, а сополимеры акрилонитрила — при 80—90 °С за 4—6 с. Из аппарата 4 раствор подается в эвакуатор 5 (аппарат для обезвоздушивания), где удаляются пузырьки воздуха, попадающие в раствор при суспендировании и растворении полимера. Обезвоздушивание проводится при пониженном давлении. Для предотвращения образования пленок вследствие чрезмерного испарения растворителя (диметилформамида, диметилсульфокси-да) или испарения и конденсации воды (для растворов роданида натрия) необходимо постоянно поддерживать в эвакуаторе 5 требуемую температуру и вакуум. Обезвоздушенный прядильный раствор направляется на фильтрацию. Известно, что качество фильтрации прядильного раствора имеет большое значение для устойчивого формования. Так как исходные полимеры не содержат посторонних примесей, для очистки прядильных растворов достаточно одной фильтрации. Обычно фильтрацию проводят на рамных фильтр-прессах с большой поверхностью фильтрации. В качестве
* Иногда растворение проводят по периодической схеме. В этом случае суспензия поступает в бак с мешалкой, где при перемешивании и нагревании в течение нескольких часов образуется прядильный раствор.
фильтровального материала используют например, один слой байки, слой ваты 200—400 г/м2 и слой бязи. После фильтрации прядильный раствор поступает в бак 7 большой емкости с тихоходной мешалкой. В этом баке смешения прядильного раствора происходит гомогенизация и усреднение прядильного раствора по концентрации и температуре, во многом определяющие последующий процесс формования.
18.5. СВОЙСТВА ПРЯДИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛА
Свойства прядильных растворов, используемых для формования, зависят от способа формования (сухой или мокрый) и от типа растворителя. В табл. 8 приведены данные по вязкости и концентрации прядильных растворов.
Таблица 8. Свойства прядильных растворов полиакрилонитрила
Способ формования
Растворитель
Свойства вязкость. Па-с
растворов
концентрация полимера, .%
Сухой
Диметилформа мид
80—100
28—32
Мокрый
Диметилформамид
20—40
18—22
Диметилсульфоксид
20-40
16—20
Роданид натрия
30—50
10—12,5
Прядильные растворы, как правило, имеют светло-желтую окраску. Диметилформамидные прядильные растворы склонны к пожелтению; для стабилизации цвета в них вводят до 0,1% щавелевой кислоты.
