Композиция для формирования синтетических волокон

 

,ф 1 и

ОП ИС

А Н ...И. Е

Союз Советских

Социалистических

Республик (» S7221-2

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 01.10.73 (21) 1961177/05 (51) М. Кл.

001 F 6/18 (23) Приоритет — (32) 02.10.72

Государственный комитет

Соаата Министров СССР по делам изобретений и открытий (33) США (3)) 294186 (43) Опубликовано 05.09.77. Бюллетень № 33 (45) Дата опубликования описания 26.07.77 (53) УДК

677.494 (088.8) Иностранцы

Альберт Гудмэн и Марк А. Сьювин (США) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"В. И. Дюпон де Немур эид Компани" (США) (71) Заявитель (54)- КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ СИНТВТИЧЕСКИХ

ВОЛОКОН

0,5 — 10

20-34

Оранический растворитель

Вода

Изобретение касается получения композиций для формования синтетических волокон на основе полиакрнлонитрила или его сополнмер ов.

Известна композиция для формования полиакрилонитрильных волокон, включающая полимер не менее с 40вес.% акрилонитрильных звеньев и воду в количестве, необходимом для гндратации всех нитрильных групп полимера (1}. Однако эта композиция не обеспечивает получение волокон с достаточно высокими физико-механическими показателями, например прочность в петле.

Известна также композиция из полиакрилонитрила, воды в достаточном количестве и 30вес.% органического растворителя-диметилсульфоксида. (2).

Эта композиция также не обеспечивает лолучения высоких прочностных показателей, а повьтшенное содержание растворителя требует достаточно в ысоких температурных р ежимов формования.

Цель изобретения — улучшение формования и физико» механических показателей волокон. Поставленная цель достигается тем, что композиция содержит следукицие компоненты (в вес.ч.):.

Полиакр илонитрил или его сополимер 100

В качестве органического растворителя используют предпочтительно этиленкарбонат, 2-пнрролидон, тетраметиленсульфон. Композицию экструдируют при температуре не ниже чем на 25 и не выше чем на 10 С температуры образования гидрата полимерного компонента в условиях самопроизвольного создающегося давления, Пример 1. Сополимер акрилонитрил — метакрилат — стиролсульфонат натрия (весовое соотношение соответственно 93,63:6:0,37) с приведенной

И вязкостью 0,9 тонко измельчают. 100 вес.ч. полимера обрабатывают распылением раствора 2,9 ч. этиленкарбоната в 13,3ч. воды. Смесь помещают в сосуд, герметизируют его и подвергают вращениюв течение 12 час. Кажущийся сухим порошок перено.

20 сят в цилинпр, снабженный ситами, одно из кото. р ых на 50 меш (приблизительно 20 проводов/см), а другое -200 меш (около 79 проводов/см), и мундштуком для нитей с одним отверстием размером

0,25. 0,25 мм. Далее в цилиндр вводят герметично рб установленный тефлоновый плунжер беэ проклад572212

3 ки. Цилиндр охлаждают до температуры — 10 С и вакуумируюг до остаточного давления, равного упругости водного пара при данной температуре.

Боковое отверстие закрывают, цилиндр натревают до температуры 180 С, а мундштук нагревают до температуры155 — 175 С в течение прЖлиэительно 5 мин. На плуижер оказывают азотом давление

49 — 70 кг/см; из мундштука удаляют заглушку н формуют непрерывную нить со скорость 68 м/мин, Пример 2;: 1риготовляют пять композиций А, В, С, Д и Е с различным содержанием этиленкарбоната (ЭК) — от 0 до 13,3% от веса полимера.

Композиции ча основе полиьюра примера 1 готовят в двухшнековом экструдере (см. табл. 1). Конечный расплав при указанном давлении подают в мундштук для нитей, снабженный 38 или 39 каналами длиной 0,25 и диаметром 0,18 мм. Нити формуют непосредственно в камеру подготовки, размеры и условия в которой указаны в табл. 1 Все нити вытягивают до 800 % их первоначальной длины при формованни в насьпценном водном паре, при укаэанном в табл, 1 давлении и отваривают.

Пример 3. Формуют ряд композиций, содержащих различные концентрации 2-пирролидона (7-бутнролактама) (см. табл. 1). Полимер, воду и растворитель (2-пирролидон) в экструдер вводят отдельно. В качестве полимера применяют полимер, что и в примере 2. Многоканальный мундштук для нитей снабжен 45 каналами длиной каждый 0,125 и ди1в аметром 0,1 мм. Нити при прядении продавливают со скоростью 122 (F,) и 132 м/мин (G,H), в результате чего толщина отдельной нити при прядении составляет во всех случаях 20,2 денье. Раствор

2.пирролидона в воде вводят в смесительную зону

ld экструдер» ншрерывно, в результате чего получают композицию, состав которой указан в табл. 1, в которой приведены и другие данные и параметры процесса, а-также прочность при растяжении одной нити волокна, получаемого после 8-кратного вытя

29 гивания в водяном, паре при давлении 1,3 кг/см и . после отварки.

5722!2

В ар» О

Ъ»Ъю o.Q Ф Яс»»l чЪ

° l »« а ®

4 «В «В «В а ВВЭР

«В

"Л ОО 8

4 4 «В «В 4

v»л»» ли сФ сФ сФ ваы

Q P ВВ g g

° ««Ь« ббъ4ъ

Ъ» Ъ» Чл Ъ Q

»В»» Е а а

ЪЭ M ЪВ l» Ъс

Ф а» »

Ъ» Ъэ Вл

»»В ЬЭ ЬЭ ВЭ Я

ЪЪэч «Ъ

1»Э l»»

ЪЬЪ

° « ° ° ° О

Ъс& ВЪ»ЪВ

»»l

»Э I

ЪЪЪВ Э >Э Ос ЧЭ»»l о Ъ

° °

t»k 4 1М

Ъ ЬЭ В

В.В Р 8 8 О Ф ЬЭ ВВ

»»» и CD ъ=ъъъ

«В

ВВ

Ф

ВВ

ВВ с ВВ

»В

572212

Т а б л и ц а 2

Толщина отдельной нити, г/денье

Удлинение прн разрыве нити,%

Прочность при растяжение ниРастворитель

Прочность при растяжении отдельной ниш, г/денье

Удлинение при разрыве нити в петле,% ти в петле, г/денье

15,2 9,5

11,8 10,8

13,1 99

ПК

БЛ

TMC

29,4

29,8

28,9

4,2

4,0

4,2.

2,0

1,8

1,9

Пример 4, Этот пример иллюстрирует прим: нение пропиле нкарбоната (ПК), 7-бутиролактона (БЛ) и тетраметиленсульфона (TMC) в качестве растворителей. Каждьй из них используют в составе композиции, содержащей 100 ч. полимера, применяемого в примере 1, истинная вязкость которого

1,0; 25 ч,. воды иб,б ч. растворителя; Процесс проводят в следующих условиях; температура расплава 177 С; давление на расплав 63 для ПК, 56кг/см для БЛ и ТМС, Многоканальный мундПример5. а) Сополимер, который используют в примере4, воду н диметилформамид, взятые в весовом соотношении 100;24,3:10,8, подают в двухшнековьй зкструдер примера 3 и перерабатьвают при максимальной температуре 174 С. Образующийся расплав подают под давлением76кг/см в 39-канальньй мундшгук для нитей (длина канала 0,36 и диаметр 0,18 мм), температуру которого поддерживают 176 С. По выходе из многоканального мундштука для нитей волокна поступают в камеру длиной 45 см, в которой поддерживают давление 1,5 кг/см, а температуру 85 С, Из камеры нити вытягивают со скоростью 179 м/мин, в результате чего получают прядильное волокно с толщиной нити 85 денье. Волокно вытягивают 68 -раз при давлении водяного пара 1,3 кг/см . Получают нить толщиной 12 денье, имеющую прочность, удлинение при разрыве и начальньй модуль соответственно 3,7; 27; 67, для нити в петле эти показатели соответственно равны 1,7; 11; 54. б) Процесс по п.а повторяют, за исключением того, что давление 71 кг/см, нити поданл в камеру, в которой поддерживают давление 0,84 кг/см и температуру 82 С. Из этой камер ы при ск<» рости356 м/мин вытягивают нить. Получают во локно с толщиной нити 42 денье, При 8-кратном растяжении при давлении водяного пара0,77 кг/см и после отварки получают волокно с толщиной нити 7 денье, отдельная нить которого имеет прочность, удлинение при разрыве и начальный модуль соответственно 3,4; 281 61, для нити в петле. Эти показатели соответственно равны1,9; 13; 56.

Пример 6 По этому примеру используют растворитель, кипящий при температуре ниже 100 С. ипук для нитей снабжен 39 каналами, длина каждого из которых 0,36 мм и диаметр 0,18 мм. Камера кондиционирования длиной 30 см, рабочая температура в ней 132 С, давление воздуха и водяного пара составляет 1,3 кг/см . Скорость прядения волокна 109 м/мин, а толщина волокна 70 денье.

Прочность отдельной нити при растяжении во. локна после вытягивания в водяном паре под давлением 1,4 кг/см и после отварки приведена в

1Q табл. 2.

Полимер примера 4, воду и ацетонитрил в весовом соотношении 100:23,5:2,5 смешивают и обрабатывают в двухшнековом экструдере при максимальной температуре 175 С. Конечный расплав подают под давлением 63кг/см в многоканальный

80 мундштук для нитей, которьй применяют в примере 5, температуру поддерживают 169 С. По выходе из многоканального мундштука нити поступают в камеру длиной 45 см, в которой поддерживают избыточное давление 2,1 кг/см и температуру 68 С. еч Волокно вытягивают со скоростью 87 м/мин и наматыва|от. Толщина нити волокна 85 денье.

Далее волокно подвергают 8,5-кратному вытя. гиванию под избыточным давлением водяного па40 ра 1,1 кг/см и при отварке. Получают волокно с толщиной нити 14денье, отдельная нить которого характеризуется прочностью, удлинением при разрьве и начальным модулем соответственно 4,2; 46; 61, а для нити в петле зти показатели соответствен. но равны 1,6; 9; 53.

П р н м е р 7. Содолимер акрилонитрил-стиролсульфонат натрия в; весовом соотношении 96:4; истинная вязкость которого 1,1; воду и этиленкарбонат смепввают в весовом соотношении 100:34:7

Э1 и перерабатьвают в двухшнековом экструдере, максимальная температура в котором 182 С; Раэ план подают из зкструдер а под давлением 63 кг/см в 38-канальный мундштук для нитей (длина каждого канала 0,3д диаметр 0,18 мм), ф6 температуру в мундштуке поддерживают 182 С. По выходе иэ многоканального мундштука нити поступают в камеру длиной 30 см, в которой температуру поддерживают 127 С. Нити вытягивают иэ камеры н сматывают со скоростью 114 м/мин. Толщина

60 нити волокна при прядении 70 денье.

572212

Составнгель И. Девнина

Техред И. Асталош

Корректор Il. Бугакова

1Чдактор Jl. Ушакова

Заказ 2238/58

Тираж 558 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретениЯ и открытнЯ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проекптая,4

Волокно подвергают 6-кратному вытягиванию при атмосферном лдвлении водяного пара, в результате чего получакл волокно с толщиной нити 1Зденье, прочность, удлинение при разрыве и начальный модуль которой соответственно равны 3,23; 28,1; 61, а для нити в петле эти показатели составляют 1,01; 4,5 и 51 соответственно.

В сравнительном эксперименте повторяют описанный процесс, эа исключением того, что не применяют растворитель в составе формуемой композиции. Получают прядильные нити низкого качества, их нельзя подвергать растяжению.

Пример 8. Оборудование примера 1 применяют для формования волокна из прядильной смеси, содержащей 100 ч. сополимера (96% акрилонитрила и 4% стиролсульфоиата натрия) с приведенной вязкостью 1,25, 1,6 ч, тиоцианата натрия и

29,6 ч, воды. Устанавливают, что температура 173 С как в цилиндре, так и в многоканальном мундштуке для нитей слишком высока, поэтому ее снижают до 170 С в цилиндре и до 160 С в многоканальном мундштуке. Непрерывную нить хорошей степени белизны и с редкими пузырьками наматывают со скоростью 6,4 м/мин нри давлении 66 — 70 кг/см

10 в цилиндре. Устанавливают, что нить состоит иэ

15 % оболочки (определяют в процентах от радиуса) и 85% сердцевины с микрополостями (диаметр нити 209 мк; толщина оболочки 16 мк) . б

Фор мула изобретения

Композиция для формования синтетических во. локон, состоящая из полиакрилонитрила илн его сополимера с 40 — 98,9% акрилонитрильных звеньев, органического растворителя и воды, от л и ч а ю щаяся тем, что, с целью улучшения условий формования и физико-механических показателей волокон, композиция содержит укаэанные компоненты в следующем соотношении (вес. ч.):

Полнакр илонитрил или его сополиммеер 100

Органический растворитель 0,5- 10

Вода 20-34

20 .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент GIIA N 2585444 кл. 264-182, опублик. 1952.

2. Патент CIIIA Р 3560425; кл. 260-296, опублик. 1971.