Способ получения синтетической волокнистой массы Советский патент 1982 года по МПК D01F6/00 

(5) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОЙ ВОЛОКНИСТОЙ МАССЫ

Изобретение относится к получе- нию синтетической волокнистой массы и предназначено для использования при изготовлении бумагоподобных и других видов нетканых материалов. Известен способ получения синтетической волокнистой массы, пригодной для изготовления бумагоподобных материалов, предусматривающий растворение полимера в органическом растворителе, осаждение его осадителем при наложении сдвиговых напряжений, возникающих при перемешивании осадителя. Образовавшуюся синтетическую волокнистую массу (фибриды) отделяют от растворителя и осадителя 1. Однако осуществление данного способа связано с большим расходом растворителя и осадительной жидкости, так как они после отделения фибрйдов не могут быть непосредственно введены обратно в процесс. Фибриды имеют амор ную структуру. Кроме того, производительность при такой технологии низкая Известен способ получения-, синтетической волокнистой массы, включающий растворение синтетического полимера в подходящем растворителе при температурах выше температуры кипения растворителя, инжектирования раствора полимера из зоны высокого в зону низкого давления с одновременным испарением растворителя или части его и последующую отмывку полимера от растворителя. Этот способ применим для получения полимерных волокнистых масс изо1-полиолефинов 2. : Известен способ получения пригодной для изготовления бумаги синтетической массы, состоящей из термопластичного полимера, преимущественно кристаллического олефинового полимера, которую получают при быстром испарении растворителя из раствора полимера, при этом происходит быстрое осаждение полимера C3J. При реализации способа необходимо выдерживать особые условия испарения. |чтобы в дальнейшем обеспечить возможность рафинирования для получения бумажной массы, состоящей из отдельных волокиистых элементов. Полученный описанными способами ма-5 териал обладает хорошими бумагообразующими свойствами (прочность бумаги выше стандартной целлюлозной), однако технология его получения вызывает необходимость применения дорогостоящего и ю сложного оборудования, работающего по давлением .и усложнение технологического процесса за счет обязательного применения рафинеров. Способ предусматривает также неЬавновесные условия осаждения, что приводит к получению волокнистой массы, не обеспечивающей достаточную тер мостабильность формы получаемого материала. Кроме того, прочность волокон, вследствие их преимущественно аморфного строения невелика, что сказывает ся на прочности получаемого конечного материала. Известен способ получения синтетической волокнистой массы, согласно которому проводят растворение полимера (oL-полиолефина) в органиче ском растворителе, охлаждение полученного раствора до температуры кристаллизации полимера, кристаллизацию полимера при непрерывном или периодическом перемешивании растеора и отделение выкристаллизовавшихся свободных морфологических единиц от растворителя. Образующиеся единицы полимера имеют форму шиш-кебаб и представляют собой нитевидную кристаллическую структуру, имеющую центральное волокно, перпендикулярно которому на некотором расстоянии друг.от друга расположены кристаллические пластины. По сравнению с фибридами, имеющими аморфную структуру, волокна кристаллической структуры имеют большую прочность и обеспечивают бумагоподобному материалу более высокие механические свойства, что является основным достоинством описанного способа Ctl. Однако такая технология применима для изготовления синтетической массы только из ot-полиолефинов. Полиамиды, полиэфиры, полиуретаны и другие полимеры при использовании в данном способе не образуют свободных морфологических единиц типа шиш кебаб. Это ограничивает исходную сырьевую базу и номенклатуру конечной продукции. 9396 064 Кроме того, необходимость быстрого перемешивания, вязкого раствора полимера требует значительных энергозатрат. При перемешивании образовавшиеся морфологические единицы разрушаются рабочими органамр перемешивающих устройств,что ухудшает бумагообразующие свойства волокнистой массы. Осаждение пучков волокон на рабочих органах перемешивающих устройств усложняет организацию непрерывного процесса получения синтетической волокнистой массы. Наиболее близким к предлагаемому является способ получения синтетической волокнистой массы охлаждением раствора кристаллизующегося полимера в органическом растворителе до температуры ниже температуры начала растворения полимера (на 20-40°С) , при этом скорость охлаждения составляет 0, в минуту 5. При таких режимах охлаждения в растворе без перемешивания сравнительно быстро образуются и интенсивно растут свободные морфологические структуры, преимущественно сферолиты и шиш-кебаб. Здесь и далее под термином сферолит подразумевается сферически симметричное кристаллическое образование полимеров, построенное из фибриллярных или ламеллярных кристаллов, растущих из одного общего центра. Известный способ, исключает необходимость перемешивания вязкого раствора полимера, что позволяет снизить удельные энергозатраты на получение синтетической волокнистой массы, предотвратить разрушения образовавшихся cTpyicTyp. Кроме того, обеспечивает возможность получения синтетической волокнистой массы не только изо1-полиолефинов, а из всех кристаллизующихся полимеров. Недостатком указанного способа является получение синтетической волокнистой массы с недостаточной однородностью по размерам составляющих ее морфологических единиц (средний размер полученных морфологических единиц 75-85 мкм). Цель изобретения - повышение однородности волокнистой массы по размеру составляющих ее морфологических единиц. Поставленная цель достигается тем, что в соответствии с способом получения синтетической волокнистой массы охлаждением раствора кристаллизующего59ся полимера в органическом растворитела до температуры ниже температуры начала растворения полимера охлаждение проводят со скоростью 0.,1-25°С в 1 мин до температуры-на ниже температуры начала растворения полимера, а при достижении температуры начала растворения полимера в раствор полимера вводят суспензию сферолитов того же полимера в том же растворителе в количестве 0,1-301 от веса полимера. Пример 1.9 вес.ч. нейлона-6 смешивают с 50 вес,ч. пропилового спирта и 5 вес.ч. дистиллированной воды. Температура начала растворения нейлона в указанном растворителе 1б2° Полученную смесь для ускорения процесса растворения указанного полимера нагревают до 175°С. После полного растворения полимера полученный раствор охлаждают до J°C, т.е. на 15°С ниже температуры начала растворения ней-лона-6 в указанном растворителе со скоростью 0,1°С в мин, причем при 1бО°С в указанный раствор вводят суспензию сферолитов в том же растворителе в количестве 10% (в пересчете на полимер). По достижении 147°С получен ную двухфазную смесь выдерживают kO мин. Выкристаллизовавшиеся свободные морфологические структуры, имеющие форму сферолитов, отделяют от растворителе на вакуум-фильтре. Средний размер полученных сферолитов равен 115-120 мкм. Пример 2. 12 вес.ч. полиокси метилена смешивают со 100 вес,ч.Е -ка рола1стама (температура начала растворения полиоксиметилена в вышеуказанном растворителе Т+5°С). Полученную смесь для ускорения процесса растворе ния указанного полимера нагревают до 166°С. После полного его растворения, полученный раствор охлаждают до 120С т.е. на 15°С ниже температуры начала растворения полимера в указанном раст ворителем со скоростью 2,5°С вмин, причем при в указанный раствор вводят суспензию сферолитов в органическом растворителе (€-капролактаме) в количестве 0,1 вес.% (в пересчете на полимер). Полученную двухфазную . систему при 120°С выдерживают ЦО мин. Выкристаллизовавшиеся свободные морфологические структуры отделяют от указнного растворителя на вакуумфильтре. Микроскопическое исследование 06-6 полученной волокнистой массы показывает, что свободные морфологические структуры имеют форму сферолитов, средний размер которых 120-125 мкм. Пример 3. Аналогично примеру 2, однако при в раствор полиоксиметилена в органическом растворителе (е-капролактаме) вводят суспензию сферолитов в том же растворителе в количестве 10 вес. (в пересчете на полимер). Полученную двухфазную систему при выдерживают 10 мин. , Выкристаллизовавшиеся свободные морфологические структуры отделяют от ука-. занного растворителя на вакуум-фильтре. /Микроскопические исследования полученной синтетической волокнистой массы показывают, что свободные морфологические структуры имеют форму сферолитов со средним размером частиц 75-80 мкм. Пример , Аналогично примеРУ 2, однако в раствор полимера в органическом растворителе вводят суспензию сферолитов в том же растворителе в количестве 30 вес.. Получают сферолиты со средним размером частиц 65-70 мкм. Пример 5. 6.вес.ч. нейлонасмешивают с 50 вес.ч. пропилового Ьпирта и 50 вес.ч. дистиллированной воды (температура начала растворения нейлона-6 в указанном растворителе ) растворение ведут при 175°С, после полного раствбрения полимера, раствор охлаждают до 1б1°С и вводят при этой температуре суспензию сферолитов в том же растворителе в количестве 10% (в пересчете на полимер). После этого раствор охлаждают со скоростью 0,1°С в мин до 102С, после чего отделяют волокнистую массу. Средний размер сферолитов 120 мкм. Пример 6. 6 вес.ч, нейлона-6 растворяют в смеси 50 вес.ч. пропилового спирта и 50 вес,ч. воды. Растворение ведут при 175°С, раствор охлаждают до 1б1°С и вводят суспензию сферолитов нейлона-6 в количестве 10% (в пересчете на .полимер), после чего раствор охлаждают со скоростью 0,1°С в мин до 157°С (т.е. на 5°С нижеттемпературы начала растворения) и выдерживают при этойтемпературе 120 мин. Полученные сферолиты имеют средний размер 110 мкм, но волокно более разветвленное, чем в предыдущем примере. Пример 7. 8,5 вес.ч. нейлона-6 растворяют в смеси 50 вес.ч. пропилового спирта и 50 вес.ч. воды. Растворение ведут при , раствор охлаждают до 1б1°С, после чего вводят суспензию сферолитов нейлона-6 в количестве 10 (в пересчете на полимер), s после чего раствор охлаждают со скоростью в мин до (т.е. на Ц2°С ниже температуры начала растворения полимера), выдерживают 20 мин и отделяют массу. Средний размер сфе- 0 ролитоэ 125 мкм, волокно мало разветвленное и томное.

ТаКим образом, изобретение позволяет получать большие по размеру свободные морфологические здиницы и тем 15 самым улучшать вяжущие свойства синтетической волокнистой массы и способствуют получению волокнйс/ой массы узкого фракционного состава за более короткий промежуток времени. 20

Формула изобретения

Способ получения синтетической во- 25 Локнистой массы охлаждением раствора кристаллизующегося полимера в органи-,

ческом растворителе до температуры ниже температуры начала растворения полимера, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности волокнистой массы по размеру составляющих ее морфологических единиц, охлаждение проводят со скоростью 0,1-25°С : мин на 5-60С ниже температуры начала растворения полимера, а после достижения температуры начала растворения полимера в раствор полимера вводят сферолиты того же полимера в виде суспензии в том же растворителе в количестве 0,1-30 от веса полимера

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 166063, кл. D 01 О 5/00, 1971.

кл. D 01 F 6/00, 1978 (прототип).