Способ получения гидратцеллюлозного волокна

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликОпубликовано 23.08.82. Бюллетень21Дата опубликования описания 23.08.82 вв лелем кзебретений и еткрмтий(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРАТЦЕЛЛ 1 ОЛОЗНОГО ВОЛОКНА Изобретение относится к получению гидратцеллюлозных волокон, в частности к получению волокон путем формования из медноаммиачного прядильного раствора целлюлозы.В настоящее время одной из наиболее актуальных проблем в технологии получения гидратцеллюлозных волокон является создание безвредного способа их получения в отличие от наиболее распространенного вискозного способа производства этих волокон, связанного с применением сильно токсичного вешества - сероуглерода. В связи с этим в последние годы значительно возрос объем поисковых исследований по созданию новых или усовершенствованию известных способов получения гидратцеллюлозных волокон.Известен способ получения медно-аммиачного волокна, в соответствии с которым формование осуществляют в кислотно-солевую осадительную ванну 11.К недостаткам этого способа следует отнести относительно большой расход реагентов, а также трудность получения гидратцеллюлозных волокон улучшенного качества, что обусловлено сравнительно жесткими условиями формования.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения гидратцеллюлозного волокна посредством формования медно-аммиачного раствора целлюлозы в водно-органические осадительные ванны 2.Согласно этому способу волокно формуют в осадительную ванну, содержащую воду, 1 о аммиак и органический растворитель (в качестве органического растворителя используют, например, диметилформамид, диметилсульфоксид, изопропиловый спирт или ацетон). Свежесформованное волокно по выходе из осадительной ванны вытягивают вначале на воздухе, а затем дополнительно во второй пластификационной ванне, представляюгцей собой горячую воду или водный раствор неорганической кислоты при 60 - 100 С, Вытяжка волокна во второй ванне 20 сочетается с полным разложением медноаммиачного комплекса целлюлозы (МАКЦ).После пластификационной ванны волокно обрабатывают раствором кислоты, промывают водой и высу ш и ва ют.5 2 О 25 зо 35 40 45 50 55 Известный способ обладает тем преимушеством, что позволяет получать медно- аммиачные волокна с использованием высокопроизводительного прядильно-отделочного оборудования, применяемого на вискозных производствах, при отсутствии образования значительного количества побочных продуктов. Волокно, полученное по этому способу, имеет прочность 18 - 25 гс/текс при разрывном удлинении 15 - 35 О/о. Относительная прочность в петле составляет 35 - 40 О/о, сохранение прочности в мокром состоянии 50 - 60%, Следовательно, по физико-механическим показателям волокно находится практически на одном уровне с упрочненным вискозным волокном.Основным недостатком известного способа является то, что полученное волокно имеет сравнительно низкий модуль растяжения в мокром состоянии (60 - 75 кг/мм при растяжении на 5 О/о), не превышающий уровент, характерный для обычного медно-аммиачного и вискозного волокон. Учитывая тот факт, что модуль растяжения в мокром состоянии определяет такие важные свойства изделий из волокон, как усадка, стабильность формы, медно-аммиачное волокно, получаемое по известному способу, обладает недостатком, присущим обычному гидратцеллюлозному волокну и не может быть предназначено для замены вискозных волокон с повышенным модулем в соответствующем ассортименте текстильных изделий.Целью изобретения является повышение модуля растяжения волокна в мокром состоянии.Поставленная цель достигается тем, что в способе получения гидратцеллюлозного волокна формованием медно-аммиачного раствора целлюлозы в водно-органическую осадительную ванну с последуюшей обработкой свежесформованного волокна в пластикационной ванне, используют пластификационную ванну, содержащую органический растворитель, выбранный из группы, включающей диметилформамид, диметилсульфоксид и изопропиловый спирт, сульфат меди, сульфат аммония, серную кислоту и воду при следующем соотношении компонентов: вес, о/ООрганический раетворитель 5,0 - 25,0 Сульфат меди 0,5 - 5,0 Сульфат аммония 5,0 - 15,0 Серная кислота 0,5 - 5,0 Вода Остальное Свежесформованное волокно, обладающее высокой пластичностью, вытягивают сначала на воздухе (на 50 - 100 О/о), а затем в пластикационной ванне, в которой заканчивается процесс формовани я структуры волокна и практически полностью разлагается МАКЦ. При этом в пластикационной ванне возможно одновременное присутствие органического растворителя, серной кислоты, как реагента, разлагающего МАКЦ, и продуктов разложения комплекса (сульфатов меди и аммония).Качество гидратцеллюлозного волокна, в частности такой важный его показатель, как модуль растяжения в мокром состоянии, может быть значительно увеличен (до 130 - 180 кг/мм при растяжении на 5 О/о), если пластикационная ванна, в которой осуществляется дополнительная вытяжка свежесформованного волокна, имеет указанный состав. Оказалось, что применение пластификационной ванны указанного состава имеет исключительное значение для получения волокна, обладающего равновесной структурой и необходимыми размерами структурных элементов и, следовательно, позволяет существенно улучшить качество получаемого волокна. Следует отметить, что увеличение содержания органического растворителя в пластификационной ванне выше 25 О/, не приводит к дальнейшему улучшению модуля растяжения и, кроме того, увеличение его содержания нецелесообразно из экономических соображений вследствие чрезмерного уноса растворителя в промывные воды. Верх ние пределы других компонентов пластификационной ванны 5 и 15/о соответственно приняты в основном из экономических соображений. Указанные выше минимальные содержания органического растворителя и сульфатов меди и аммония выбраны, кроме того, с учетом обеспечения определенного соотношения этих компонентов в волокне и пластификационной ванне, когда уже достигается существенное улучшение качества волокна. Концентраии серной кислоты установлены в пределах, обеспечивающих практически полное разложение МАКЦ и устраняющих возможность ухудшения свойств волокна в процессе дальнейших обработок (промывка, авиваж, сушка). Вытяжку волокна в пластификационной ванне предпочтительно осуществлять при 50 - 95 С. После пластификационной ванны волокно подвергается дополнительной обработке водным раствором серной кислоты, промывается водой, обрабатывается раствором авиважного препарата и высушивается. Пример /. Для формования волокна используют медно-аммиачный прядильный раствор, который приготавливают из кордонной сульфатной целлюлозы (содержание -целлюлозы 97/о, степень полимеризации 870). Для получения раствора используют гидроокись меди и 27%-ный водный раствор аммиака. Процесс: получения прядильного раствора состоит из следуюших стадий: загрузка - 0,5 ч, растворение - 2,0 ч, разбавление - 1,5 ч, перемешивание - 4 ч. Общий цикл приготовления раствора составляет 8 ч. По окончании перемешивания раствор подвергают 3-кратной фильтрации через капроновый нетканый материал, после чего обезвоздушивают в течение 6 ч при5 1 О 5 20 25 30 40 45 Формула изобретения 50 55 остаточном давлении 120 мм рт. ст. Полученный раствор имеет следующий состав, %: целлюлоза 14,7 медб 5,8; аммиак 9,4. Вязкость раствора составляет 650 с. СП целлюлозы в растворе - 315,Формование волокна осуществляют в осадительную ванну, имеющую следующий состав, %: диметилформамид 80 вода 18; аммиак 2. Для формования используют фильеру с числом отверстий 200 при диаметре 70 мкм, Величина фильерной вытяжки 110%, По выходе из осадительной ванны волокно вытягивают на воздухе на 60% и в пластификационной ванне (95 С) на 55%. Пластификационная ванна имеет следующий состав, %: диметилформамид 25; сульфат меди 3;сульфат аммония 5; серная кислота 4.После пластификационной ванны волокно подвергают обработке %-ным раствором серной кислоты в течение 10 мин, промывают водой, обрабатывают раствором авиважного препарата (водный раствор стеароксас концентрацией 0,5%) и высушивают. Скорость формования составляет 42 м/мин. Полученное волокно имеет линейную плотность 0,240 текс, прочность в кондиционном состоянии.28,4 гс/текс при удлинении 18. Модуль растяжения в мокром состоянии (при 5%-ном растяжении) составляет 145 кг/мм, а сохранение прочности в мокром состоянии - 65%Пример 2. Медно-аммиачный прядильный раствор го 1 товят, как описано в примере 1. Полученный раствор формуют в осадительную ванну следующего состава, %: диметилсульфоксид 45; вода 54 аммиак 1. Формование волокна осуществляют при следующих параметрах: температура осадительной ванны 25 С, фильерная вытяжка 70%, вытяжка на воздухе 90%, вытяжка в пластификационной ванне 45%, скорость формования 38 м/мин. Пластификационная ванна (87 С) имеет следующий состав, %: диметилсульфоксид 15; сульфат меди 5;сульфат аммония 10; серная кислота 05. По выходе из пластификационной ванны волокно подвергают обработке, как описано в примере 1. Полученное волокно имеет линейную. плотность 0,225 текс прочность в кондиционных условиях 29,7 гс/текс при удлинении 17,5%. Величина модуля растяжения в мокром состоянии составляет 155 кг/мм, сохранение прочности в мокром состоянии - 65%.Пример 3. Медно-аммиачный прядильный раствор получают, как описано в примере .Формование волокна осуществляют через фильтру, имеющую 200 отверстий (диаметр отвер 1 стий 70 мкм) в осадительную ванну следующего состава, %: изопропиловый спирт 50; вода 48,5; аммиак 1,5. Температура осадительной ванны 25 С, величина фильерной вытяжки 110%, После осадительной ванны волокно вытягивают на воздухе на 60%, затем в пластификационной ванне (75 С) на 70%. Состав пластификационной ванны, %: изопропиловый спирт 5,0; сульфат меди 0,5; сульфат аммония 15; серная кислота 5,0. Скорость формования составляет 40 м/мин.После пластификационной ванны волокно подвергают отделке в условиях, описанных в примере 1. Полученное волокно имеет линейную плотность 0,166 текс, прочность в кондиционных условиях 33,2 гс/текс, удлинение 19,5%. Модуль растяжения в мокром состоянии составляет 180 кг/мм, сохранение прочности в мокром состоянии 70%. Волокно обладает хорошей сцепляемостью, обусловленной высокой извитостью (степень извитости 11,6%, число витков на 1 см 3,2, устойчивость извитости волокна 43,6%), а также имеет приятный гриф.Преимуществом предлагаемого способа получения гидратцеллюлозных волокон по сравнению с известным способом является возможность получения волокон с показателями, близкИми к свойствам высокомодульных вискозных волокон. В зависимости от условий осуществления процесса формования, характера применяемого органического растворителя и состава пластификационной ванны может быть получено волокно, имеющее модуль растяжения в мокром состоянии 130 - 180 кг/мм, что в 2 - 3 раза превышает уровень этого показателя для обычных вискозных или медно-аммиачных волокон. Благодаря этому волокно, полученное по предлагаемому способу, обладает пониженной усадкой, а изделия из него отличаются высокой стабильностью размеров. Преимуществом изобретения является также улучшение прочностных характеристик получаемого волокна как в кондиционном, так и в мокром состояниях. К достоинству предлагаемого способа следует отнести также возможность осуществления его на высокопроизводительном прядильно-отделочном оборудовании, используемом при получении высокомодульных гидратцеллюлозных волокон по вискозному способу. Способ получения гидратцеллюлоз ного волокна формованием медно-аммиачного раствора целлюлозы в водно-органическую осадительную ванну с последующей обработкой свежесформованного волокна в пластификационной ванне, отличающийся тем,что, с целью повышения модуля растяжения волокна в мокром состоянии, используют пластификационную ванну, содержащую органический растворитель, выбранный из группы, включающей диметилформамид,диметилсульфоксид и изопропиловый спирт, сульфат меди, сульфат аммония, серную,гФ р Составитель Т. Мартннская Редактор О. Половка Техред А. Бойкас Корректор М. Шарошн Заказ 5848/46 Тираж 466 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытнй 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4кислоту и воду при следующемкомпонентов, вес. %:Органический растворительСульфат медиСульфат аммонияСерная кислотаВода 5,0 - 25,0 0,5 - 5,0 5,0 - 15,0 0,5 - 5,0 Остальное Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР по заявке2527701/23-05, кл. Р О 1 Г 2/04, 1977.2. Авторское свидетельство СССР по за явке2772757/23-05, кл. Р 01 Г 2/04, 1979