СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОНООБМЕННОГО ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНОГО ВОЛОКНА Российский патент 1995 года по МПК C08J5/22 D01F6/18 

Изобретение относится к технологии получения химических волокон с ионообменными свойствами, в частности полиакрилонитрильных, которые могут быть использованы в различных отраслях народного хозяйства для сорбции паров кислот и щелочей из газовоздушных сред, извлечения ионов металлов из водных растворов.

Известен способ получения ионообменных полиакрилонитрильных волокон путем гидразирования с последующим щелочным гидролизом промышленного волокна нитрон. Для придания ионообменных свойств щелочной гидролиз предложено осуществлять 5-20% -ным водным раствором NaOH при 60-100^оС в течение 5-60 мин [1] В указанном способе процесс гидразирования осуществляют в несколько стадий с предварительным набуханием волокна в органическом растворителе.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, согласно которому гидразирование осуществляют путем обработки волокна нитрон 20-25%-ным водным раствором гидразингидрата при 90^оС [2] Для второй стадии стадии щелочного гидролиза используют 5-10%-ный раствор щелочи. В процессе гидролиза волокна в растворе щелочи накапливается аммиак, однако общая щелочность среды практически не меняется, поскольку в процессе реакции расходуется едкий натр.

При таком способе гидролиза необходима достаточно высокая, постоянно поддерживаемая концентрация NaOН в растворе (50-100 г/л), что приводит к высокому расходу щелочи. При уменьшении концентрации NaOН значительно возрастает время щелочного гидролиза и снижаются достигаемые при этом значения статической обменной емкости (СОЕ) волокна.

Техническая задача изобретения создание более экономического процесса получения ионообменного волокна путем сокращения расхода едкого натра при сохранении высоких значений статической обменной вязкости.

Задача решается за счет того, что в способе получения ионообменного полиакрилонитрильного волокна гидразированием исходного волокна водным раствором гидразингидрата при повышенной температуре с последующим щелочным гидролизом водным раствором щелочи, щелочной гидролиз осуществляют водным раствором смеси NaOН и NH₄OН при соотношении 1:0,2-1,5 соответственно при 60-80^оС в течение 20-90 мин, при этом концентрация NaOН составляет 15-35 г/л, а гидразидирование проводят 10-25%-ным водным раствором гидразингидрата при 90-95^оС. Согласно предлагаемому способу присутствие NaOН в растворе обеспечивает более мягкое и равномерное протекание процесса гидролиза, обеспечивает снижение расхода NaOН на 30-50% и облегчает получение катионообменного и амфотерного волокна с заданным значением СОЕ.

Изобретение иллюстрируется примерами.

П р и м е р 1. Полиакрилонитрильное волокно нитрон в виде штапеля с длиной резки 70 мм в количестве 13 кг загружают в корзину аппарата химической модификации и обрабатывают 25%-ным водным раствором гидразингидрата при 90^оС в течение 90 мин. После промывки волокно в том же аппарате обрабатывают водным раствором NaOН в NH₄ при соотношении компонентов 1:0,2 концентрации NaOН 35 г/л и температуре 60^оС в течение 90 мин. После промывки получают волокно с СОЕ 5,6 ± 0,5 кг-экв/г.

Расход NaOН cоставляет 300 г/кг волокна. Для сравнения штапельное волокно нитрон, обработанное гидразингидратом при тех же условиях, подвергали щелочному гидролизу, используя раствор NaOН концентрацией 200 г/л, при 90^оС в течение 20 мин. После промывки получают волокно с СОЕ 5,6 ± 1 мг-экв/г.

Раствор щелочи составляет 700 г/кг волокна.

П р и м е р 2. Штапельное волокно нитрон обрабатывают 10%-ным водным раствором гидразингидрата при 95^оC согласно примеру 1. После промывки проводят гидролиз волокна водным раствором NaOН и NH₄OН при массовом соотношении компонентов 1:1,4 концентрации NaOН 25 г/л при 80^оС в течение 20 мин. Волокно промывают и анализируют. СОЕ готового волокна 4,5 ± 0,3 мг-экв/г. Расход щелочи составляет 260 г/кг волокна.

П р и м е р 3. Согласно примеру 2 осуществляют гидразидирование штапельного волокна нитрон. После промывки проводят гидролиз волокна водным раствором NaOН и NH₄OН при массовом соотношении компонентов 1:1,5 концентрации NaOН 15 г/л при 80^оС в течение 60 мин. Волокно промывают и анализируют. СОЕ готового волокна 5,2 ± 0,3 мг-экв/г. Расход щелочи составляет 230 г/кг волокна.

Использование: в различных отраслях народного хозяйства для сорбции паров кислот и щелочей из газовоздушных сред, извлечения ионов металлов из водных растворов. Сущность изобретения: исходное полиакрилонитрильное волокно обрабатывают сначала водным 10 25%-ным раствором гидразингидрата при 90 95°С. Вторую обработку проводят при 60 80°С 20 - 90 мин водным раствором содержащим NaOH и NH₄OH взятых в соотношении 1 0,2 1,5 и концентрации NaOH в растворе 15 35 г/л.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОНООБМЕННОГО ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНОГО ВОЛОКНА обработкой исходного волокна сначала водным раствором гидразингидрата при повышеной температуре, а затем водным раствором NaOH, отличающийся тем, что используют 10 25%-ный раствор гидразингидрата при 90 95^oС, а вторую обработку осуществляют при 60 80^oС в течение 20 30 мин раствором, дополнительно содержащим NH₄OH при массовом соотношении NaOH и NH₄OH 1 0,2 1,5 и концентрации NaOH в растворе 15 35 г/л.