Способ получения раствора для формования волокон и пленок

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскнкСоцкалкстическнкРеспублкк К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 30 с 0381 (21) 3306382/23-05 1 И)М Кл з с присоединением заявки Нов 0 01 Г 8/08 0 01 Г 8/02 ГосударстееииыИ комитет СССР ио аеяам изобретениИ и открытиИтитут фи ственног научно-и ких воло аучно-исследовательский и роблем Белорусского госуд м. В.И.Ленина и Всесоюзныинститут синтетич ко-химуниверледовательск) Заявит 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА ДЛЯ ФОРМОВА ВОЛОКОН И ПЛЕНОК0 3 Изобретение относится к области получения и переработки растворов высокомолекулярных соединений, а более конкретно - к получению концентрированных растворов смесей целлюлозы с полиакрилонитрилом или его сополимерами, пригодных для формования волокон и пленок.Известны способы получения совместных растворов производных целлюлозы с полиакрилонитрилом и последующего формования из них волокон и пленок, предусматривающего .омыление эфирных групп производных целлюлозы. Эти способы осуществляют либо путем введения дисперсий полиакрилонитрила в водные растворы производных целлюлозы, главным образом, в вискозу 1, либо путем совместного растворения полимеров в общем органическом растворителе, например, полиакрилонитрила и ацетилцеллюлозы в диметилФормамиде 2 3.Однако, указанные способы получения совместных растворов иэ-за ряда существенных недостатков, присущих каждому из них, не нашли практического применения для формования смесевых волокон или пленок. Так, при введении полиакрилонитрила в виде:водной дисперсии в щелочной раствор ксантогената целлюлозы трудно добиться его равномерного распределения как в растворе, так и в волокне, получаемом нз этого раствора. Это приводит к снижению стабильности процесса Формования и ухудшает качество Формуемых волокон. В случае использования для формования волокой совместных растворов полиакрилонлтрила и ацетилцеллюлоэы в диметилформамиде необходимо введение дополни.тельной стадии щелочного омыления ацетилцеллюлозы в готовом волокне. Это йриводит не только к усложнению всего процесса полученияволокна, но и резкому падению его прочностных характеристик.Известен способ получения раствора полиакрилонитрила, содержащего ,до 11 целлюлозы от массы синтетического полимера, пригодного для формования модифицированного целлюлозой полиакрилонитрильного волокна с улучшенными физико-механическими показателями по сравнению с немодифицированным волокном, сформс ванным в тех же условиях 3 .Однако использованиесобе в качестве общего яводного раствора хлористого цинка, оказывающего сильное гидролизующее действие на целлюлозу, не позволяет получать как совместные прядильные растворы с высокой концентрацией обоих полимеров, так и растворы с преимущественным содержанием целлюлозы, а не полиакрилонитрила.Наиболее близким к изобретению является способ получения раствора 1 О для формования волокон и пленок раст ворением полиакрилонитрила в диметилформамиде, растворением целлюлозы в смеси диметилформамида с четырех- окисью азотавзятой иэ расчета15 2,0 г на 1 г целлюлозы ), и гомогенным перемешиваиием обоих растворов при соотношении целлюлозы и полиакрилонитрила 3-:95:5-;97 соответственно 4 .Недостаток указанного способа совмещения целлюлозы с полиакрилонитрилом заключается в том, что он дает возможность получить совместные кинетически устойчивые растворы цел- люлозы с полиакрилонитрилом только при общей концентрации полимеров в растворе до 2 мас., не обеспечивающей возможность формования волокон и пленок с удовлетворительными физи-. ко-механическими показателями. При совмещении целлюлозы с полиакрило нитрилом по этому способу при их суммарной концентрации в растворе больше 2 введение целлюлозы в качестве модификатора полиакрилонитрила свыше 3.или полиакрилонитрила 3 к целлюлозе свыше 5 приводит к быстрому расслоению раствора На два слоя.Цель изобретения - повышение кинетической устойчивости раствора, 4 О повышение его,концентрации.Цель достигается тем, что в способе получения раствора для формо вания волокоН и пленок растворением полиакрилонитрила в диметилформамиде, растворением целлюлозы, в смеси диметилформамида с четырех- окисью азота и гомогенным перемешиванием обоих растворов при соотношении целлюлозы и полиакрилонитри-. ла 3-;95:5-:97 соответственно, целлюлозу растворяют в смеси., содержащей четырехокись азота в количестве 2,2-5,0 мас.ч. на 1 мас.ч. целлюлозы.П р и м е р 1. Для приготовления 10 л 7,2-ного раствора, содержащего целлюлозу и полиакрилонитрил в соотношении 95:5, необходимо смешать 9770 мл 7-ного раствора целлюлозы в смеси диметилформамида с четырех окисью азота с 230 мл 15-ного рас.вора полиакрилонитрила в диметилформамиде. Для этого 743 г суль-. фатной целлюлозы растворяют в 8670 мл диметилформамида, содержащего 1100 мл,65 четырехокиси азота количество четырехокиси азота соответствует 2,2 мас . на 1 мас.ч. целлюлозы, и к полученному раствору при интенсивном перемешиванни добавляют раствор 39 г полиакрилонитрила в 230 мл диметилформамида. Для получения однородного раствора перемешивание продолжают в течение 1 чустойчивость такого раствора, характеризующая его пригодность для переработки в волокно или пленку, составила 10 суток.После обезвоздушивания и фильтрации из приготовленного раствора вводноорганическую ванну. было сформовано волокно с прочностью22,5 сН/текс и удлинением 20,6,При смешении целлюлозного . раствора, полученного при соотношениицеллюлоза 2:1 мас,ч.) с растворомПАН происходит высаждение полимеров, и раствор смеси целлюлозы сПАН теряет свою гомогенность,П р и м е р 2. Для приготовления 8-ного раствора состава целлюлоза полиакрилонитрил,80:20 смешивают 7-ный раствор целлюлозы в8150 мл диметилформамида и 1100 млчетырехокиси азота с 750 мл 20-ногораствора полиакрилонитрила в диметилформамиде. Количество четырехокисиазота, необходимое для получениякинетически устойчивого в течение6 суток раствора, берется из расчета2,3 мас.ч. на 1 мас.ч, целлюлозы.Иэ раствора было сформовано волокно состава целлюлоза: полиакрилонит"рил 80 : 20 имеющее прочность20,1 сН/текс и удлинение 18,8.П р и м е р 3. Для приготовленияраствора, содержащего в качестве основного компонента полиакрилонитрил80) и целлюлозу как модифицирующуюдобавку 20, 280 г целлюлозы заливают 2500 мл диметилформамида, затеМдобавляют 560 мл четырехокиси азотаиз расчета 3 г на 1 г целлюлозы иперемешивают в течение 2 ч. К образующемуся гомогенному раствору приинтенсивном перемешивании приливаютраствор 1120 г полиакрилонитрила в5700 мл диметилформамида. В полученном совместном растворе на 1 гцеллюлозы приходится 3 г четырехокиси азота, Кинетическая устойчивость приготовленного таким образомраствора составляет 3 суток, Израствора получена однородная по .толщине пленка состава ПАН : целлюлоза80 г 20,П р и м е р 4, 14-ный прядиль-,ный раствор состава целполоза: полиакрилонитрил 10:90 получают смешиванием 7-ного раствора целлюлозы,для приготовления которого 82 г целлюлозы растворяют в смеси 850 мл диметилформамида со 190 мл четырех1002419 Формула изобретения Составитель И.Девнина Редактор Н.Коляда Техред М,Ксштура Корректор О.БилакЗаказ 1735/11 Тираж 459 Подписное . ВЦИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 окиси азота, и 15,8-ного растворагомополимера полиакрилонитрила в4150 мл диметилформамидаПри этомколичество четырехокиси азота в растворяющей смеси соответствует 3,5 мас.ч.на 1 мас.ч. целлюлозы. Раствор сохраняет однородность не расслаивается) в течение 4 суток, Это позволяет на лабораторной установке с использованием режима формования ПАНволокна сформовать модифицированное 10ПАН-волокно, содержащее 10 целлюлозыи имеющее прочность 29,8 сН/текс иудлинение 17,1.П р и м е р 5. Для повышениякинетической устойчивости раствора, 15полученного по примеру 4, до 6 сутокколичество четырехокиси азота,приходящееся на 1 мас.ч. целлюлозы,необходимо увеличить до 4,5 мас.ч,Для получения такого раствора раствор состава целлюлоза: полиакрилонитрил 1090 смешивают 1900 мл7-ного раствора целлюлозы в диметилформамиде с четырехокисью азотас 7094 мл 15,8-ного раствора полиакрилонитрила в диметилформавуиде,П р и м е р б. При смешивании42 г целлюлозы, растворенной в смеси470 мл ДМф со 140 мл четырехокисиазота, что соответствует 5 мас.ч.четырехокиси азота на 1 мас.ч. целлюлозы, с 1358 г сополимера акрилонитрила 193) с метилакрилатом6)и натриевой солью итаконовой кислоты 1), растворенного в 8360 млдиметилформамида, получают раствор ссоотношением целлюлоза:полиакрилонитрил 3:97 и суммарной концентрациейполимеров 14, который пригоден дляпереработки в волокно или пленку втечение 8 суток. Волокно, полученное 4 Оиз этого раствора, имело прочность28,2 сН/текс и удлинение 24,2.Таким образом, изобретение в отличие от известного способа позволяет получать кинематически устойчивыерастворы смесей целлюлозы с полиакрилонитрилом с более высокой концентрацией полимеров, пригодные для осуществлениявсего технологическогоцикла приготовления структурно-смешанных целлюлозополиакрилоннтрильных волокон пленок) с удовлеворительными Физико-механическими показателями. Способ получения раствора для Формования волокон и пленок растворением полиакрилонитрила в диметилформамиде, растворением целлюлозы в смеси диметилформамида с четырех- окисью азота и,гомогенным перемешиванием обоих растворов при соотношении целлюлозы и полиакрилонитрила 3-:95:5-:97 соответственно, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения кинетической устойчивости раствора, повышения его концентрации целлюлозу растворяют, в смеси, содер-, жащей четырехокись азота в количестве 2,2-5,0 мас.ч. на 1 мас.ч. целлюлозы. Источники информации,принятые во вчимание при экспертизе1. Файнберг Э.З. и др. Исследование аорбционных свбйств гидратцеллюлоэных волокон, содержащих полиакрилонитрил.-"Химические волокна",1974, Р 1, с, 63-65,. 2. Рассолова Э,А. и др. Волокнана основе смеси нолиакрилонитрила сцеллюлозой.-"Химические Волокна",1972, Р 5, с. 4-8.3. Авторское свидетельство СССРР 610884, кл. Э 01 Р 8/08, 1978.4. Патент Японии М 45-2114,кл. 42 20 опублик 1970 (прототип )с