МОДИФИКАТОР ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВИСКОЗНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ НИТЕЙ И ВЫСОКОМОДУЛЬНОГО ВИСКОЗНОГО ВОЛОКНА Российский патент 1994 года по МПК D06M13/325 D06M101/06 D01F2/10 

Изобретение касается поверхностно-активного вещества, а именно модификатора для производства технических нитей и высокомодульного вискозного волокна (ВВМ-волокна).

В процессе формования и получения вискозных нитей и волокон в полимер, раствор полимера или осадительную ванну добавляют модификатор для создания условий, обеспечивающих равномерное формование. Благодаря наличию модификатора получают нити и волокна, обладающие высокими физико-механическими показателями. Важнейшей характеристикой модификатора является его способность замедлять разложение ксантогената целлюлозы, т. е. его модифицирующая способность.

Известен модификатор на основе оксиэтилированного алкиламина фр. С₁₀-С₁₃, содержащий до 20 моль окиси этилена на 1 моль исходного амина. Этот продукт обладает хорошими физико-химическими свойствами и удовлетворительной модифицирующей способностью (поверхностное натяжение при концентрации 10 г/дм³ - 42,7 мН/м, модифицирующая способность ≈ 86% ), но находит весьма ограниченное применение из-за его высокой стоимости (дороги алифатические амины фр. С₁₀-С₁₃) и низкой степени биораспада (57-60% ), что осложняет использование модификатора в вискозном производстве по экологическим причинам.

Известен также как модификатор продукт оксиэтилирования триэтаноламина, содержащий 20-40 моль окиси этилена на 1 моль триэтаноламина. Однако низкие поверхностно-активные свойства продукта даже при хорошей модифицирующей способности не позволяют использовать данный продукт в производстве вискозных волокон (поверхностное натяжение при концентрации 10 г/дм³ - 61,5 мН/м, модифицирующая способность ≈ 90% ).

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату является модификатор на основе оксиэтилированного алкиламина фр. С₈-С₁₆ (кислоты кокосового масла), содержащий от 5 до 15 оксиэтильных групп на 1 моль исходного амина. Модификатор такого типа хорошо растворим в рабочих средах производства вискозных нитей и волокон, имеет хорошие поверхностно-активные свойства (поверхностное натяжение при концентрации 10 г/дм³ - 48,6 мН/м, модифицирующая способность 100% которая измерена в отношении прототипа), является биологически "мягким" продуктом (степень биораспада составляет более 80% ).

Основными недостатками этого модификатора являются его высокая стоимость, связанная с необходимостью использования для его производства кислот кокосового масла фракции С₈-С₁₆, а также недостаточно высокие поверхностно-активные свойства и модифицирующая способность, необходимая для снижения расхода модификатора в производстве ВВМ-волокна с целью улучшения экологии процесса.

Задачей данного изобретения является создание модификатора с более высокими поверхностно-активными свойствами, более высокой модифицирующей способностью с использованием дешевого сырья; расширение ассортимента модификаторов.

Для выполнения поставленной задачи предлагается композиция следующего состава:
I - Оксиэтилированные производные высших алкиламинов формулы
R-N
где R-фракция С₁₀-С₁₃ или фракция С₈-С₁₆ х₁ + х₂ = 10 - 20
II - Оксиэтилированные этаноламины общей формулы
H(OC₂H₄)N
где х₃ + х₄ + х₅ = 20 - 40, при следующем соотношении компонентов, мас. % :
I - 10 - 50
II - 50 - 90
Ингредиент I известен как модификатор и описан.

Ингредиент II также известен как вещество с модифицирующими свойствами.

Для получения оксиэтилированных этаноламинов общей формулы II используют технический триэтаноламин, представляющий собой смесь этаноламинов с общим содержанием азота 10-14% и являющийся дешевым и доступным исходным продуктом.

При получении композиции, состоящей из оксиэтилированных высших алкиламинов фракции С₁₀-С₁₃ или С₈-С₁₆ со средней степенью оксиэтилирования 10-20 (I) и оксиэтилированных этаноламинов со степенью оксиэтилирования 20-40 (II), появляется синергетический эффект, проявляющийся в усилении поверхностно-активных свойств и модифицирующей способности (табл. 3). Предлагаемый состав является высокоэффективным модификатором для производства вискозных технических нитей и высокомодульного вискозного волокна; биологически мягкий продукт - степень биоразложения составляет >80% .

Существенными признаками заявляемого препарата являются его качественный и количественный составы.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. В круглодонную колбу вместимостью 200 мл, снабженную мешалкой и термометром, помещают 10 г оксиэтилированного на 15 моль алкиламина фракции С₈-С₁₆ и 90 г оксиэтилированного на 30 моль триэтаноламина. Содержимое колбы нагревают до 50-60^оС и перемешивают 40-60 мин. Готовый продукт представляет собой вязкую жидкость светло-коричневого цвета, хорошо растворимую в воде и 7% -ном растворе NaOH. Общее содержание азота - 1,04% .

П р и м е р ы 1-8, иллюстрирующие получение предлагаемой композиции, а также ее свойства, приведены в табл. 1-4.

Интервалы массовых соотношений каждого ингредиента выбраны из условий отсутствия за их пределами возможности получения препарата в соответствии с поставленной задачей.

П р и м е р 10. Применение предлагаемого модификатора.

Модификацию вискозной технической нити и ВВМ-волокна производят следующим образом.

В вискозу, содержащую 7,0-7,5% α -целлюлозы, 5,75-6,5% NaOH, имеющую зрелость по NаОН 6,5-7,5 мл, вводят модификатор по примеру 2 в количестве 0,9-2,5% от α -целлюлозы с ПЭГ-35 в количестве 2,0-2,4% от α -целлюлозы; после чего известным способом формуют ВВМ-волокно или вискозную техническую нить.

Применение модификаторов по примерам 1 и 3-8 проводят в аналогичных условиях.

Свойства ВВМ-волокна, полученного с использованием предлагаемого модификатора и прототипа, приведены в табл. 4.

На основании данных, приведенных в табл. 1-4, можно сделать вывод, что предлагаемый модификатор обладает более высокими поверхностно-активными и модифицирующими свойствами, чем модификатор по прототипу. Использование предлагаемого модификатора даст возможность сократить в 2-10 раз использование дорогого и дефицитного сырья (кислоты кокосового масла фр. С₈-С₁₆); позволит расширить ассортимент модификаторов. (56) Серебрякова З. Г. Поверхностно-активные вещества в производстве искусственных волокон. М. : Химия, 1986.

Авторское свидетельство СССР N 1447812, кл. С 07 С 217/50, 1988.

Патент США N 2971817, кл. 264-189, опублик. 1961.

Патент США N 3016305, кл. 264-189, опублик. 1962 - прототип.

ТУ 6-02-916-79.

Сущность изобретения: модификатор для производства вискозных технических нитей и высокомодульного вискозного волокна содержит 10 - 50% оксиэтилированного производного высших алкиламинов где R=C_10-13 или C_8-16; X₁+X₂=10-20 и 50 - 90% оксиэтилированного этаноламина где X₃+X₄+X₅=20-40. 4 табл.

МОДИФИКАТОР ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВИСКОЗНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ НИТЕЙ И ВЫСОКОМОДУЛЬНОГО ВИСКОЗНОГО ВОЛОКНА на основе оксиэтилированных алифатических аминов, отличающийся тем, что он содержит смесь оксиэтилированного производного высших алкиламинов общей формулы I
R-N
где R - фракция C₁₀ - C₁₃ или C₈ - C₁₆;
x₁ + x₂ = 10 - 20,
с оксиэтилированным этаноламином общей формулы II
H(OC₂H₄)N
где x₃ + x₄ + x₅ = 20 - 40,
при следующем содержании компонентов, мас. % :
Соединение общей формулы I 10 - 50
Соединение общей формулы II 50 - 90