Способ получения раствора для формования волокна

 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА ДЛЯ ФОРИОВАНИЯ

ВОЛОКНА

Изобретение относится к производ- ству химических волокон, в частности к получению растворов для формования полиакрилонитрильных волокон.

Известен способ получения раствора для формования волокна из сополи5 мера акрилонитрила с > 13-ного мономера типа метилакрилата или Ма-металлисульфоната, предварительно полученного водной суспензионной полимери" зацией и содержащего до 403 воды с последующим растворением его без сущ" ки при 100-150е С под давлением. После чего также при повышенном давлении и температуре его подвергают дальней- 1 еей переработке (1).

Недостатком способа является то, что полимер при полимеризации выпадает в осадок, необходимо удаление непрореагировавших мономеров, растворе20 ние проводят в растворителях в жестких условиях, не исключающих омыления нитрильных rpynn, что приводит

1 к появлению окраски полимеров. Кроме того, при высоких степенях превращения исходного мономера, полимер отличается большой степенью неоднородности, как по молекулярному весу, так и по составу.

Наиболее близким к предпагаемому является способ получения раствора для формирования волокна полимериза1цией акрилонитрила или смеси его с метилакрилатом и мвтакриловой кисло-. той в присутствии инициатора — натриевой соли надсерной кислоты или продукта взаимодействия нитрата марганца.с перманганатом калия, и поливинилового спирта. ПолимеризацЪио прцводят.в среде растворителя, в частности-диметклсульфоксида, хлористого цинка, водных растворов неорганических солей роданистоводородной кислоты f 21.

Недостатком способа является то, что содержание акрилонитрила в полу9396 чаемом сополимере мало, так как соотношение акрилонитрила и поливияилового спирта не превышает 0,8. В противном случае значительно увеличивается вязкость, затрудняется процесс полимеризации.

Цель изобретения — упрощение процесса, повышение потребительских свойств волокон.

Поставленная цель достигается to тем, что в способе получения раствс ра для формования волокна полимеризацией акрилонитрила или смеси его с метилакрилатом и метакриловой кислотой в присутствии инициатора - нат- з риевой соли надсерной кислоты или продукта взаимодействия нитрата Сц марганца с перманганатом калия, и поливинилового спирта проводят эмуль. сионную полимеризацию в водном раст. воре поливинилового спирта со степенью полимеризации 50-5000, полученный латекс перемешивают при 20 о с

100 С с роданидом натрия или хлори- дом цинка с добавлением воды до получения прозрачного 4-123-ного раствора.

Количество мономеров, способных к сополимефизации с акрилонитрилом . составляет от 1 до 50 вес.ч., пред- 3О почтительно менее 25 вес.ч. от веса мономерной смеси. Поливиниловый спирт применяют со степенью полимеризации от 50 до 5000. При использовании поливинилового спирта со степенью полимеризации как меньше 50, так и

И больше 50000, не обеспечивается необходимая устойчивость используемого латекса. Наряду со звеньями винилового спирта, используемый поливини4О ловый спирт содержит звенья винил-.. ацетата,. а также звенья сульфатирован. ного поливинилового спирта, однако количество этих звеньев не превышает 403, чтобы не препятствовать растворению поливинилового спирта в воде;

Растворение проводят при 50-100 С при ийтенсивном перемешивании.

Для получения раствора для формования волокна используют латекс, полученный при полимеризации акрилонитрила или сополимеризации его c другим способным к сополимеризации с акрилонитрилом мономерами при соотношении мономерной смеси к водной фазе >0,2 и содержании поливинилово, го спирта от 0,5-20,0 вес.ч. предпочтительно 2,0-10,0 вес.ч. на вод1,5

07 4 ную фазу, содержание сухого остатка в латексе от 8 до 85 вес.ч. При меньшем содержании полимера возможная концентрация получаемого раствора настолько мала, что формание волокна из него невозможно. Верхняя граница определяется максимально возможной концентрацией получаемого латекса.

Пример 1, Процесс эмульсионной полимеризации проводят при 70 С в токе азота. Исходные вещества загружают в следующих количествах, вес. ч.:

Акрилонитрил (АН) 15

Вода - 30

Поливиниловый спирт (ПВС)

Содержание ацетатных групп 1,86 ., СП-1500

NaCNS 0,15

NazS<0< 0,Т5

После 1 ч полимеризации получают лате кс с содержа ни ем сухо ro в ещества 28,3 вес. ч. при конверсии АН

88,33. В колбу, где проводят полим1ризацию, загружают NaCNS и воду в

1 следующих количествах, вес. ч.:

NaCNS 77 9 н о 43,1

После интенсивного перемешивания

О при 50 С в течение 8 ч получают стабильный прозрачный раствор с концентрацией полимера 9 вес.4.

Полученное волокно имеет следующие характеристики : М = 300,- прочность (Р) = 50 г/текс, 1 = 153.

Пример 2. Полимеризацию осуществляют, как в примере 1, по следующей рецептуре, вес.ч.:

АН 13,5 Метилакрилат 1,05

Метакриловая кислота 0,45

ПВС (ацетатных групп

1,863, СП = 1500) 1э5

NaCNS 0,15 и;, о 0,15

Получают латекс с концентрацией сухого остатка 28,2 вес.ч. при конверсии АН 87,43.

Растворение осуществляют, как в .примере 1, по следующей рецептуре, вес.ч.:

NaCNS 67,7 . н20 33,5

Получают раствор с концентрацией полимера 10 вес. .

Полученное волокно имеет следующие характеристики: М = 2500, P=45 г/текс, 1 = 163, 5 939607

Il р и м е р 3. Процесс эмульсион- сл ной полимеризации проводят при 50 С Р в токе азота.

Исходные вещества загружают в следу пр ющих количествах, вес.ч.: 5

АН 15 ду

Вода 29»!

ПВС О 9 (Содержание ац.гр, 193, Cll = 700800)

Мп (КО ) бН20 0,065 СП

3а 2

0,044

Кмпо, 0,0054

3 (o" ) 0,153

Изойропиловый спирт 0,9

После 1 ч полимериэации получают латекс с концентрацией сухого вещества 24,24 при конверсии 74,33. Полимер имеет состав: ПАН 96,34,ПВС 3,73. 20

Растворение проводят при 50 С в течение 8 ч при интенсивном перемешивании. В колбу, г!е проводят полимеризацию, загружают NaCNS и воду в следующих количествах, вес.ч.: 25

NaCNS 70,04 н „«о 35 » 96

Получают раствор с концентрацией

8 в ес, r., и з которого получают волокно следующих ха рактерис т ик : и = 490 О, 30

Р = 46, 1 гс/текс, 1 и 4, 8В .

Пример 4 . Пол имериэ ацию проводят, как в примере 3, по следующей рецептуре . в ес . u . . 35

АН 15

ПВС !»5 (Содержание ацетатных групп 193, CI1 = 700 - ЯОО) н о 29» 1 40

Ий(МО ) 6Н О

0,О65

NQF О, 044

Км П04 О, 0054

НМОЭ(конц) 0,153 45

Иэопропиловый спирт 0,9

Получают латекс с концентрацией сухого вещества 21,28 вес.ч. при конверсии АН 64ã.. Состав сополимера:

IlAH 93,5ã., ПВС 6,54. Растворение проводят при 70 С б ч, как в примере 1.

Необходимые компоненты загружают в следующих количествах, вес. ч.:

NaCNS 76. 96

Н О 42, 48

Получают раствор с концентрацией

6,63, из которого получено волокно едующих характеристик: N 7600, = 25,6 г/текс, 1 = 18 .

Пример. 5. Полимеризацию оводят как в примере 3.

Исходные вещества загружают в слеющих количествах, вес.ч.:

AH 15 но 29,1

ПВС 2,1 (Содержание ацетатных групп 193, = 700 -BOO) мп(ко ) - бн о 0,065

NH4F О, 044

Кмпо.!. 0,0054

НМ03(конц; ) 0,153

Иэопропиловый спирт О 9

Получают латекс с концентрацией

26,52 вес. ч. при конверсии АН 80, 73.

Растворение проводят при 80 С в тео чение 5 ч, как в примере 1. Необходимые компоненты загружают в следующих количествах, вес.ч.:

МаСМЯ 71,84 но 37,66.

Получают раствор с концентрацией

93, из которого получают волокно следующих характеристик: N -= -2000, Р = 32,4 г/текс, = 163.

Пример б. Латекс получают, как в примере 5. Растворение провог дят, как в примере 1. по следующей рецептуре. вес.ч.:

Латекс с концентрацией сухого вещества 26,52 вес.ч 37 7

NaCNS 46,4 н о !5 9

Получают раствор с концентрацией полимера 1!3,иэ которого получено волокно следующих характеристик:

К = 1800, Р = 40 г/текс, 1 = 173.

П р и: м е р 7. Латекс получают, как в примере 5. Растворение проводят, как в примере 1, по следующей рецептуре, вес.ч.:

Латекс с концентрацией сухого вещества 26,52 вес.ч. 37,7

ZnC l 54 н о 8,3

Получают раствор с концентрацией 10. . sec.3; иэ которого сформовано волокно следующих характеристик:

М = 2500, Р 36 г/текс, 1 = 203.

Пример 8. Латекс получают, как в примере 5. Растворение проводят о также, как в примере 5, при 20 С в течение 96 ч. Получают раствор, как в примере 5.

939607 8 характеристиками: и = 8500, ., .Р = 16 г/текс, 1 19 .

Пример 12. Используя латекс с концентрацией сухого вещества

8 вес. ч. проводят растворение, как в примере 1, по следующей рецептуре, вес.ч.:

Латекс с концентрацией сухого вещества 8 вес.ч. 50

NaCNS 49 44 но 0,45

Получают раствор концентрации . 4. вес. 3. Сформованное волокно имеет следующие характеристики: и = 9000, Р = 14 г/текс, 1 = 173.

Пример 13. Используя латекс с концентрацией сухого вещества . 85 вес. ч., проводят растворение, как в примере 1, по следующей рецептуре, 3в вес, ч.:

Латекс с концентрацией сухого вещества Н5 вес..ч. 14,11

NaCNS 45,3 н20 40,59

Получают раствор с концентрацией

12 вес.3.

В таблице представлены свойства волокон„ полученных известным и предлагаемыми способами.

Таким образом, предлагаемым способом получают раствор для формования полиакрилонитрильных волокон, обладающих высокими потребительскими свойствами.

Показатель

Способ

П редла гаемый

Изв ест ный

Ги грос копи чност ь, Ф

10-12

1-1, 5

200-300

20-45

Термостойкость, С

380

Прочность, г/текс

14-50

fI р и м е р 9, Латекс получают, как в примере 5, растворение проводят также, как в примере 5, при

О

100 С в течение 4 ч. Получают прядильный раствор, как в примере 5. S

Пример 10. Латекс получают, как в примере 1, используя.llBC СП 50. Получают латекс концентрации

15 вес.ч. Растворение проводят, как в примере 1, при следующем соотноше- 1в нии компонентов, вес.ч.:

Латекс с концентрацией сухого вещества 15 вес.ч., 34

NaCNS 48,4 н20 11,6

Получают раствор концентрации 63.

Полученное волокно обладает характеристиками: N = 9000, P = 15 г/текс, = 203.

Пример 11. Латекс получают, как в примере 1, используя ПBC СП =

= 50000.

Получают латекс концентрации :2S

16 вес.ч. Растворение проводят, как в примере 1, при следующем соотноше" нии компонентов, вес.ч.:

Латекс с концентрацией сухого вещества 10 вес.ч. 43,75 3е

NaCNS 47,90

Н О 8,35

Получают раствор концентрации

7 вес.Ф. Полученное волокно обладает

3S. Формула изобретения.

Способ получения раствора для формования волокна полимеризацией акри" лонитрила или смеси его с метилакрилетом и метакриловой кислотой в при-. сутствии инициатора - натриевой соли надсерной кислоты или продукта взаимодействия нитрата марганца с перманганатом калия, и поливииилового спирта, отличающийся тем, .что, с целью упрощения процесса, повышения потребительских свойств волокон, проводят эмульсионную полимеризацию в водном растворе поливи( нилового спирта со степенью полимеризации 50-5000. полученный латекс перемешивают при 20-100 С с роданидом натрия или хлоридом цинка с добавле939607

Составитель И.невинна

Техред Т. Наточка Корректор, А .Дэятко

Редактор Н.Ковалева

Заказ 4608/43 Тираж 465 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, N-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 нием воды до получения прозрачного

4-123-ного раствора, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIIIA iH 3669919» кл. 260-29.6, опублик. 1972 °

2. Заявка Японии И 1437, л, кл. 26(3)E 161, опублик. 1977

3 (прототип)