Способ модификации поликапроамидных волокон Советский патент 1981 года по МПК D06M13/46 D06M13/34 D01F11/04 C08F283/04 

Изобретение относится к химической модификации поликалроамидных волокон.

Поликапроамидшле (ПКА) волокиа обладают рядом ценных свойств; Наря ду с этим они имеют некоторые недостатки (низкое влагопоглощение, высокая электризуемость, неприятный гриф), что приводит к снижению на их основе. Поэтому большое внимшше уделяется проблеме химической модификации поликапроамидных волокон.

Известен способ получения моди цированного ПКЛ волокна, содержащего полиметилвинилпирида1н (ПМВП) , согласно которому прививку проводят в присутствии окислительно-восстановительной системы HjOgi. При этом волокно предварительно обрабатывают в сильно кислой среде раствором хлорного железа в 4%-ой соляной кислоте, при 60-70°С, с целью связывания ионов Fe волокном

Известен также способ моди |япса1мш ПКА волокна, который проводят путем предварительной обработки дикетеном в органическом растворителе .

Однако известные способы являются технологически сложшлми и не обеспечи вают возможности получения привитых сополимеров без образования гомополимера.

Наиболее близким к предлагаемому

10 изобретению является способ модификации ПКЛ волокон обработкой азотсодержащим соединением для введения четвертичных аммониевых групп в ПКЛ путем синтеза привитых сополимеров

15 ПКЛ с полидиметиламиноэтилметакрилатом СПДМЛЭМЛ) или с ПМВП с поспедуюпщм алкилированием полученных продуктов и прививкой полиакрилонитрила . (ПАН) из водного раствора мономера

20 в присутствии инициатора ГЗ.

Однако этот способ является многостадийным, длительным н не может быть использован для введения четвер3тнчных аммониевых групп в состав ПКА волокна по непрерывной схеме. Цель изобретения - упрощение про,цесса. Цель достнгается способом модифик ции ПКА волокон обработкой азотсодер жащим соединением для введения четвертичных аммониевых групп в ПКА и прививкой ПАН из водного раствора мономера в присутствии инициатора, .обработку проводят 2,5-7,57,-ным водным раствором смеси триметилэтилмета крилатаммонийсульфата и М-метилолметакриламида в соотношении (75-85 : (25-15J соответственно в присутствии инициатора с последующими отжимом до привеса 100% и термообработкой пр 100-120°С 10-15 мин. Сущность изобретения заключается в том, что ПКА волокно пропитывают смесью, состоящей из триметилэтилметакрилатаммонийметилсульфата и N-метилолметакриламида приводит к образованию нерастворимой в воде поличетвертичной соли внутри ПКА волокна. Если обработку ПКА волокна проводят 2, 5-7,5%-ным. водным раствором четвертичной соли, не coдepжaщим К-метилолметакриламид, то при последующем использовании такого модифицированного волокна для прививки образуется большое количество гомополимер Количество К -мстилолметакриламида, необходимое для образования полностью нерастворимых в воде полимеров, содержащих четвертичные аммони евые группы, составляет 15-25% от массы четвертичной соли. При содержа нии N -метилолметакриламида в смеси мономеров в количестве меньшем, чем 15%, мономерная четвертичная соль не полностью входит в состав, образовавшегося сшитого полимера, что приводит к образованию гомополимера при последующей прививке. Увеличение содержания N - метилолметакриламида в смеси мономеров более чем 25% нецелесообразно, так как уменьшается концентрация четвертичных аммониевых групп в волокне и соответственно снижается выход привитого полимера. Важным фактором, определяющим воз можность получения привитого ПКА волокна без образования гомополимера,я ляется концентрация триметилзтилмета крилатаммотп1йме;г11лсульфата в раствор и степень отжима. Концентрация четвертичной соли в растворе, позволяющая получить привитое ПКА волокно без образования гомополимера,лежит в пределах 2,5-7,5% при содержании раствора в волокне 100% от его массы. Уменьшение содержания раствора четвертичной соли в ПКА волокне ниже 100% нецелесообразно, так как это требует высокой степени отжима волокна. При увеличении концентрации раствора четвертичной соли выше 7,5% (при таком же содержании раствора четвертичной соли в ПКА волокне) не все количество мономерной соли участвует в образовании сшитого полимера, а оставшаяся часть ее вызывает при прививке образование гомополимера.Если удалить непрореагировавшую четвертичную соль промывкой водой, то можно получить привитой сополимер без образования гомополимера. Однако дополнительньш процесс промывки осложняет осуществление непрерывного процесса получения модифицированного ПКА волокна, содержащего четвертичные аммониевые группы. Поэтому целесообразно использовать для пропитки ПКА волокна растворы четвертичной соли с концентр ацией 2,5-7,5%. При осуществлениии этого варианта удается фиксировать на волокне четвертичные аммониевые группы, которые затем используются для связывания анионов надсерной кислоты и последующей прививки. Способ модификации ПКА волокна осуществляют следующим образом. ПКА волокно пропитывают при комнатной температуре 2,5-7,5%-ными водными растворами смеси, состоящей из триметилэтилметакрилатами монийметилсульфата и N-метилолметокрил амида в соотношении (85-75):(15-25) соответственно, содержащими 1% от общей массы компонентов смеси Ко$лОп .. ,. „ - с последующей термообработкой. Введение четвертичных аммониевых групп в состав ПКА волокна по предлагаемому способу может осуществляться на штапельном агрегате при нанесении препарации. Полученные модифицированнье ПКА волокна, содержащие четвертичные аммониевые группы, используют в дальнейшем для синтеза прн итых сополимеров ПКА с ПАН бс ; .ip iкшания гомополимера. Привитую сополимеризацию проводят по следующей схеме, Моднф цирон.чимое ПКА волокно обрабатывают в течение 2-10 мин 0,2%-ным водным раствором Jтщательно промывают водой, отжимают и переносят в термостатированный до нужной температуры раствор акрилонитрила. По окончании реакции привитой сополимеризации ПКА волокно промывают водой для удаления не вступившего в реакцию мономера и сушат при 80-90°С. Пример 1. Навеску ПКА (0,5г обрабатывают 2,5%-ным водным раствор смеси, состоящей из 75 вес.% триметилэтилметакрилатаммонийметилсульфата и 25 вес.%., N-метилолметакриламида, содержаи;им 1% (от общей массы компонентов смеси) отжимают до привеса I00% от массы волокна и термообрабатывают при 120 С в течение 15 мин. Модифицированное таким, образом волокно, содержащее -v 2% чет вертичной соли, используют в дальней шем для синтеза привитых сополимеров ПКАч с виниловыми мономерами. Прививку ПАН на ПКА волокно прово дят следующим образом. Модифицированное волокно обрабатывают водным раствором, содержащим калиевую соль надсерной кислоты в количестве, эквивалентном содержанию четвертичной соли на волокиё (модуль 100), при 20-25°С в течение 10 мин. После обработки волокно тща тельно промывают водой. Затем перено сят в колбу, содержащую 7%-ный водный раствор акрилонитрила (модулв 100). Колбу закрывают клапаном Бунзена или оснащают обратным холодильником и нагревают при в течение 30 мин. По окончании прививки волокн тщательно промывают от мономера и вы сущивают до постоянного веса при 80-90°С. В процессе реакции привитой сополимеризации гомополимер практически не образуется. Количество привитого ПАН определяют по привесу и оно составляет 26%. Пример 2. ПКА волокно (0,5 г) обрабатывают 2,5%-ным водным раствором смеси, состоящей из 85 вес.% триметилэтилметакрилатаммоний метилсульфата и 15% N -метилолметакриламида,содержащим 1% (от обще массы компонентов смеси) KijSjOg отжимают до привеса 100% от массы волокна и термообрабатывают при 120°С в течение 15 мин. Реакцию привитой сополимеризации осуществляют в условияхпримера 1. 1- - -:..V.,,.: ,. -: , .При ЭТОМ к ПКА вблокну Прививается 30% ПАН. Пример 3 (сравнительный . Обработку ПКА волокна (0,5 г) и последующую прививку ПАН осуществляют в условиях, указанных в примере 1, но в отсутствии N-метилолметакриламида в растворе четвертичной соли. .При этом образуется больщое количество гомополимера. Количество привитого ПАН составляет 32%. П р и м е р 4. ПКА волокно (0,5 г) обрабатывают 7,5%-ным водным раствором смеси, состоящей из 75 нес.% триметилэтилметакрилатаммонийметилсульфата и 25 вес.% М-метилолмета криламида,содержащим 1% (от общей массы компонентов смеси) KnS jOg, отжимают до 100% от масСы волокна, и термообрабатывают при 120°С 15 мин. Реакцию привитой сополимеризации осуществляют в условиях примера 1. При этом к ПКА волокну прививается 33% ПАН практически без образования гомополимера. П р и м е р 5 (сравнительный). Обработку ПКА волокна (.0,5 г) и последующую прививку ПАН осуществляют в условиях, указанных в примере 1, но при концентрации водного раствора смеси.При этом к ПКА волокну прививается 37,5% ПАН и образуется большое количество гомополимера. Пример 6. Обработку ПКА волокна (0,5 г) и последующую прививку ПАН осуществляют в условиях, указанных в примере 2, но термообг аботку волокна после пропитки проводят при 100°С втечение 15 мин. При этом к ПКА волокну прививается 28% ПАН практически без образования гомополимера. Пример 7. Обработку ПКА волокна (0,5 г) и последующую прививку ПАН осуществляют в условиях, указанных в примере 2, но термооОаработку проводят в течение 10 мин. Количество привитого ПАН составляет 29%. Таким образом способ модификации предлагаемых ПКА волокон по сравнению с известными имеет ряд преимуществ: 1. Исключает многостадийность процесса получения модифицированных ПКА волокон, содержа11Ц1Х четвертичные аммониевые группы, используемые для синтеза привитых сополимеров без образования гомополимера. 2.Создает необходимые условия для получения модифицированных ПКА волокон, содержащих нерастворимые в воде четвертичные аммониевые соедине-/ ния, на действующем оборудовании в .производстве штапельного ПКА волокна по непрерывному способу. 3. Существенно расширяет воэмож7 ность использования различных моно мерных четвертичных солей, не содержащих групп,, способных к сшивке при термообработке, для введения в состав ПКЛ волокна нерастворимых в воде полимерных четвертичных соединений. Формула изобретения Способ модификации поликапроамид ных волокон обработкой азотсодержа щим соединением для введения четвертичных аммониевых групп в поликапр амйд W 15 5 ивкой полиакрилонит-f -f i 8918 ) to tS 20 1g рила из водного раствора мономера в присутствии инициаторов, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, обработку проводят 2,5-7,5%-ным водным раствором смеси триметилзтилметакрнлатаммонийсульфата и N -метилолметакриламида в соотношении (75-85): (25-15 соответственно в присутствии инициатора с последующим отжимом до 100% привеса и термообработкой при 100-120с 10-15 мин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР 361179, кл. С 08 F 283/04, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 411106, кл. С 08 G 69/48, 1974. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2781594/23-05, кл. С 08 F 291/00, 1980 (прототип).