МОДИФИЦИРОВАННОЕ ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНОЕ ВОЛОКНО Российский патент 1999 года по МПК D01F6/40 D06M13/282 D06M101/28 

Предлагаемое изобретение относится к модифицированным химическим волокнам и может быть использовано в производстве полиакрилонитрильного волокна для текстильной промышленности.

Известное полиакрилонитрильное волокно, содержащее сополимер акрилонитрила, модифицированный полиметилакрилатом [Кулински Д.А., Елиц Л.В., Костецкий В. В. , Вольф Л.А. / Модифицирование полиакрилонитрила и волокон на его основе гидроксиламинами // Химические волокна.-1976, -N6.-С. 21-22], которое обладает следующими свойствами:
разрывная нагрузка, сН - 10,1-0,6
прочность в петле, мН/текс - 231
прочность в узле, % от исходного - 52,4-67,3
кислородный индекс (КИ), об.% - 19,5
Недостатком этого волокна является высокая горючесть, повышенная электризуемость, низкая белизна.

Наиболее близким к заявляемому является полиакрилонитрильное волокно, содержащее сополимер акрилонитрила, модифицированное триполифосфатом натрия [Патент N 1806227 РФ Бюлл. изоб. N 12 30.03.93 г.] и характеризующееся следующими свойствами:
относительная разрывная нагрузка, мН/текс - 68
прочность в петле, мН/текс - 260
КИ, об.% - 21,5-23
Недостатком данного волокна является недостаточная пожарная безопасность, хотя волокно имеет более высокие, по сравнению с волокном, описанным в [Кулински Д. А., Елиц Л.В., Костецкий В.В., Вольф Л.А. / Модифицирование полиакрилонитрила и волокон на его основе гидроксиламинами // Химические волокна. -1976. - N 6.- С. 21-22] показатели КИ, но недостаточные для изготовления текстильных материалов, к которым предъявляются требования пониженной горючести: мебельные, декоративно-отделочные, портьерные ткани, ковры, паласы для офисов, гостиниц, детских учреждений, санаториев и т.д.

Кроме того, волокно при переработке в изделия и в процессе эксплуатации электризуется, что вызывает необходимость обработки антистатиками. Волокно характеризуется низкой белизной.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение горючести, повышение белизны, уменьшение электризуемости при сохранении физико-механических свойств модифицированного полиакрилонитрильного волокна, содержащего сополимер акрилонитрила. В качестве сополимеров могут быть использованы:
CH₂ = CH-О-СО-CH₃ (винилацетат),
CH₂ = CCl₂ (винилиденхлорид),
CH₂ = CHCl (винилхлорид),
CH₂ = CHCOOCH₃ (метакрилат),
С₅H₄CH = CH₂ (винилпиридин),
CH₂ = С(CH₃)COOCH₃ (метилметакрилат),

Во всех сополимерах содержание акрилонитрила не ниже 85 мас.%.

В известном полиакрилонитрильном волокне, содержащем сополимер акрилонитрила, в качестве модификатора применяется 2-метил-2,5-диоксо-1-окса-фосфолан при следующем соотношении компонентов в волокне, мас.%:
сополимер акрилонитрила - 75-85
2-метил-2,5-диоксо-1-окса-фосфолан - 15-25
Применяемые материалы выпускаются:
полиакрилонитрильное волокно по ОСТ 6-06-2-80;
2-метил-2,5-диоксо-1-окса-фосфолан

2-метил-2,5-диоксо-1-окса-фосфолан разработан Вольским филиалом ГОCHИИОХТ и характеризуется следующими свойствами:
- содержание основного продукта - 95-98 мас.%;
- молекулярная масса - 134,1 г/моль;
- плотность - 1340 кг/м³ при 20^oC;
- растворимость: в воде при 20^oC, в уксусном ангидриде.

Выпущено на лабораторно-стендовой установке 150 кг 2-метил-2,5- диоксо-1-окса-фосфолана. Создание промышленного производства планируется мощностью 1000-1200 тонн в год.

Осуществляли инклюдационное модифицирование свежесформованного волокна, прошедшего промывку, совмещенное с обработкой авиважным раствором и 2-метил-2,5-диоксо-1-окса-фосфоланом.

По данным ИКС установлено наличие химического взаимодействия между 2-метил-2,5-диоксо-1-окса-фосфоланом и волокном. Об этом свидетельствует значительное снижение интенсивности пика поглощения C ≡ N связей ПАН волокна и сохранение значения показателя горючести после мокрых обработок.

По сравнению с прототипом, а также волокнами промышленного выпуска у заявляемого волокна:
- повышается термоустойчивость, то есть возрастает на 21-24^oC начальная температура термолиза;
- уменьшается электризуемость, удельное объемное электрическое сопротивление (ρ_v) снижается до 4 • 10⁶ Ом • см без обработки антистатическими препаратами. Волокна прототипа и волокна промышленного выпуска, обработанные антистатическими препаратами, имеют ρ_v = 5 • 10⁸ Ом • см. У заявляемого волокна антистатический эффект устойчив к мокрым обработкам:
- возрастает показатель белизны на 10-11% (с 87 до 97-98%), что особенно важно при выпуске неокрашенных или окрашенных в светлые (пастельные) тона волокон;
- снижается пожароопасность, так как КИ возрастает с 23 до 29 об.% и огнезащитный эффект устойчив к химическим чисткам и мокрым обработкам.

Свойства заявляемого волокна приведены в таблице. Оптимальный уровень свойств обеспечивает нанесение на волокно 15 мас.% 2-метил-2,5-диоксо-1-окса-фосфолана (состав 3): возрастает на 10% белизна, на
9,5 об.% КИ, снижается с 10⁸ до 10⁶ электризуемость при сохранении механических свойств. Снижение содержания 2-метил-2,5-диоксо-1-окса-фосфолана до 10 мас.% не обеспечивает достаточный уровень показателя горючести (КИ=26 об. %), снижается белизна и возрастает ρ_v до 7 • 10⁷ Ом • см.

Повышение содержания 2-метил-2,5-диоксо-1-окса-фосфолана до 20 и 25 мас. % практически не изменяет свойств волокон, поэтому в связи с более высокой стоимостью 2-метил-2,5-диоксо-1-окса-фосфолана вводить такое количество его нецелесообразно. Выпущены опытно-промышленная и промышленная партия модифицированного волокна на АО "Нитрон" г. Саратова.

Изобретение относится к химическим волокнам и предназначено для изготовления текстильных материалов для бытовых целей и технического текстиля. Модифицированное полиакрилонитрильное волокно выполнено из 75-85 мас.% сополимера акрилонитрила и 15-25 мас.% 2-метил-2,5-диоксо-1-окса-фосфолана. Кислородный индекс до 30 об.%, начальная температура термолиза до 242^oC, белизна до 98,6%. Прочность в петле 269 мН/текс. Модифицированное полиакрилонитрильное волокно обладает повышенной белизной, пониженной горючестью и электризуемостью при сохранении его физико-механических свойств. 1 табл.

Полиакрилонитрильное волокно, выполненное из сополимера акрилонитрила и фосфорсодержащего модификатора, отличающееся тем, что в качестве фосфорсодерджащего модификатора оно содержит 2-метил-2,5-диоксо-1-окса-фосфолан при следующем содержании компонентов, мас.%:
Сополимер акрилонитрила - 75 - 85
2-метил-2,5-диоксо-1-окса-фосфолан - 15 - 25