Способ получения гидратцеллюлозного волокна Советский патент 1982 года по МПК D01F2/04 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРАТЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ВОЛОКНА

Изобретение относится к получению гидратцеллюлозных волокон, в частности к получению волокон путем формования из медноаммиачного прядильного раствора целлюлозы. В настоящее время одной из наиболее актуальных проблем в технологии получения гидратцеллюлозных волокон является создание безвредного способа их получения в отличие от наиболее распространенного вискозного способа производства этих волокон, связанного с применением сильно токсичного вещества - сероуглерода. В связи с этим в последние годы значительно возрос объем поисковых исследований по созданию новых или усоверщенствованию известных способов получения гидратцеллюлозных волокон. Известен способ получения медно-аммиачного волокна, в соответствии с которым формование осуществляют в кислотно-солевую осадительную ванну 1. К недостаткам этого способа следует отнести относительно больщой расход реагентов, а также трудность получения гидратцеллюлозных волокон улучшенного качества. что обусловлено сравнительно жесткими условиями формования. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения гидратцеллюлозного волокна посредством формования .медно-аммиачного раствора целлюлозы в водно-органические осадительные ванны 2. Согласно этому способу волокно формуют в осадительную ванну, содержащую воду, аммиак и органический растворитель (в качестве органического растворителя используют, например, диметилформамид, диметилсульфоксид, изопропиловый спирт или ацетон). Свежесформованное волокно по выходе из осадительной ванны вытягивают вначале на воздухе, а затем дополнительно во второй пластификационной ванне, представляющей собой горячую воду или водный раствор неорганической кислоты при 60- 100°С. Вытяжка волокна во второй ванне сочетается с полным разложением медноам.миачного комплекса целлюлозы (МАКЦ). После пластификационной ванны волокно обрабатывают раствором кислоты, промывают водой и высущивают. Известный способ обладает тем преимуществом, что позволяет получать медноаммиачные волокна с использованием высокопроизводительного прядильно-отделочного оборудования, применяемого на вискозных производствах, при отсутствии образования значительного количества побочных продуктов. Волокно, полученное по этому способу, имеет прочность 18-25 гс/текс при разрывном удлинении 15-35%. Относительная прочность в петле составляет 35-40%, сохранение прочности в мокром состоянии 50-60%. Следовательно, по физико-механическим показателям волокно находится практически на одном уровне с упрочненным вискозным волокном. Основным недостатком известного способа является то, что полученное волокно имеет сравнительно низкий модуль растяжения в мокром состоянии (60-75 кг/мм при растяжении на 5%), не превышающий уровент, характерный для обычного медно-аммиачного и вискозного волокон. Учитывая тот факт, что модуль растяжения в мокром состоянии определяет такие важные свойства изделий из волокон, как усадка, стабильность формы, медно-аммиачное волокно, получаемое по известному способу, обладает недостатком, присущим обычному гидратцеллюлозному волокну и не может быть предназначено для замены вискозных волокон с повышенным модулем в соответствующем ассортименте текстильных изделий. Целью изобретения является повышение модуля растяжения волокна в мокром состоянии. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения гидратцеллюлозного волокна формованием медно-аммиачного раствора целлюлозы в водно-органическую осадительную ванну с последующей обработкой свежесформованного волокна в пластикационной ванне, используют пластификационную ванну, содержащую органический растворитель, выбранный из группы, включающей диметилформамид, диметилсульфоксид и изопропиловый спирт, сульфат меди, сульфат аммония, серную кислоту и воду при следующем соотношении компонентов: вес. %: Органический растворитель 5,0-25,0 Сульфат меди0,5-5,0 Сульфат аммония5,0-15,0 Серная кислота0,5-5,0 ВодаОстальное Свежесформованное волокно, обладающее высокой пластичностью, вытягивают сначала на воздухе (на 50-100%), а затем в пластикационной ванне, в которой заканчивается процесс формования структуры волокна и практически полностью разлагается МАКЦ. При этом в пластикационной ванне возможно одновременное присутствие органического растворителя, серной кислоты, как реагента, разлагающего МАКЦ, и продуктов разложения комплекса (сульфатов меди и аммония). Качество гидратцеллюлозного волокна, в частности такой важный его показатель, как модуль растяжения в мокром состоянии, может быть значительно увеличен (до 130- 180 кг/мм 2 при растяжении на 5%), если пластикационная ванна, в которой осуществляется дополнительная вытяжка свежесформованного волокна, имеет указанный состав. Оказалось, что применение пластификационной ванны указанного состава имеет исключительное значение для получения волокна, обладающего равновесной структурой и необходимыми размерами структурных элементов и, следовательно, позволяет существенно улучшить качество получаемого волокна. Следует отметить, что увеличение содержания органического растворителя в пластификационной ванне выше 25% не приводит к дальнейшему улучшению модуля растяжения и, кроме того, увеличение его содержания нецелесообразно из экономических соображений вследствие чрезмерного уноса растворителя в промывные воды. Верх ние пределы других компонентов пластификационной ванны 5 и 15% соответственно приняты в основном из экономических соображений. Указанные выше минимальные содержания органического растворителя и сульфатов меди и аммония выбраны, кроме того, с учетом обеспечения определенного соотношения этих компонентов в волокне и пластификационной ванне, когда уже достигается существенное улучшение качества волокна. Концентраии серной кислоты установлены в пределах, обеспечивающих практически полное разложение МАКЦ и устра- няющих возможность ухудшения свойств волокна в процессе дальнейших обработок (промывка, авиваж, сушка). Вытяжку волокна в пластификационной ванне предпочтительно осуществлять при 50--95°С. После пл-астификационной ванны волокно подвергается дополнительной обработке водным раствором серной кислоты, промывается водой, обрабатывается раствором авиважного препарата и высушивается. Пример I. Для формования волокна используют медно-аммиачный прядильный раствор, который приготавливают из кордонной сульфатной целлюлозы (содержание л-целлюлозы 97%, степень полимеризации 870). Для получения раствора используют гидроокись меди и 27%-ный водный раствор аммиака. Процесс; получения прядильного раствора состоит из следующих стадий: загрузка - 0,5 ч, растворение - 2,0 ч, разбавление - 1,5 ч, перемешивание - 4 ч. Общий цикл приготовления раствора составляет 8 ч. По окончании перемешивания раствор подвергают 3-кратной фильтрации через капроновый нетканый материал, после чего обезвоздушивают в течение 6 ч при остаточном давлении 120 мм рт. ст. Полученный раствор имеет следующий состав, %: целлюлоза 14,7 медб 5,8; аммиак 9,4. Вязкость раствора составляет 650 с. СП целлюлозы в растворе - 315. Формование волокна осуществляют в осадительную ванну, имеющую следующий состав, %: диметилформамид 80 вода 18; аммиак 2. Для формования используют фильеру с числом отверстий 200 при диаметре 70 мкм. Величина фильерной вытяжки 110%. По выходе из осадительной ванны волокно вытягивают на воздухе на 6Q°/o и в пластификационной ванне (95°С) на 55%. Пластификационная ванна имеет следующий состав, %: диметилформамид 25; сульфат меди 3; сульфат аммония 5; серная кислота 4. После пластификационной ванны волокно подвергают обработке 1%-ным раствором серной кислоты в течение 10 мин, промывают водой, обрабатывают раствором авиважного препарата (водный раствор стеарокса-6 с концентрацией 0,5%) и высущивают. Скорость формования составляет 42 м/мин. Полученное волокно имеет линейную Плотность 0,240 текс, прочность в кондиционном состоянии .28,4 гс/текс при удлинении 18. Модуль растяжения в мокром состоянии (при 5%-ном растяжении) составляет 145 кг/мм2, а сохранение прочности в мокром состоянии - 65%. Пример 2. Медно-аммиачный прядильный раствор готовят, как описано в примере 1. Полученный раствор формуют в осадительную ванну следующего состава, %: диметилсульфоксид 45; вода 54 аммиак 1. Формование волокна осуществляют при следующих параметрах: температура осадительной ванны 25°С, фильерная вытяжка 70%, вытяжка на воздухе 90%, вытяжка в пластификационной ванне 45%, скорость формования 38 м/мин. Пластификационная ванна (87°С) имеет следующий состав, %: диметилсульфоксид 15; сульфат меди 5;сульфат аммония 10; серная кислота 0,5. По выходе из пластификационной ванны волокно подвергают обработке, как описано в примере 1. Полученное волокно имеет линейную .плотность 0,225 текс прочность в кондиционных условиях 29,7 гс/текс при удлинении 17,5%. Величина модуля растяжения в мокром состоянии составляет 155 кг/мм2, сохранение прочности в мокром состоянии - 65%. 3. Медно-аммиачный прядильный раствор получают, как описано в примере 1. Формование волокна осуществляют через фильеру, имеющую 200 отверстий (диаметр отверЬтий 70 мкм) в осадительную ванну следующего состава, %: изопропиловый спирт 50; вода 48,5; аммиак 1,5. Температура осадительной ванны 25°С, величина фильерной. вытяжки 110%. После осадительной ванны волокно вытягивают на воздухе на 60%, затем в пластификационной ванне (75°С) на 70%. Состав пластификационной ванны, %: изопропиловый спирт 5,0; сульфат меди 0,5; сульфат аммония 15; серная кислота 5,0. Скорость формования составляет 40 м/мин. После пластификационной ванны волокно подвергают отделке в условиях, описанных в примере 1. Полученное волокно имеет линейную плотность 0,166 текс, прочность в кондиционных условиях 33,2 гс/текс, удлинение 9,5°/о. Модуль растяжения в мокром состоянии составляет 180 кг/мм, сохранение прочности в мокром состоянии 70%. Волокно обладает хорощей сцепляемостью, обусловленной высокой извитостью (степень извитости 11,6%, число витков на 1 см 3,2, устойчивость извитости волокна 43,6%), а также имеет приятный гриф. Преимуществом предлагаемого способа получения гидратцеллюлозных волокон по гидратцеллюлозных сравнению с известным способом является возможность получения волокон с показателями, близкими к свойствам высокомодульных вискозных волокон, в зависимости от условий осуществления процесса формования, характера применяемого органического растворителя и состава пластификационной ванны может быть получено волокно, имеющее модуль растяжения в мокром состоянии 130-180 кг/мм, что в 2-3 раза превышает уровень этого показателя для обычных вискозных или медно-аммиачных волокон. Благодаря этому волокно, полученное по предлагаемому способу, об.аадает пониженной усадкой, а изделия из него отличаются высокой стабильностью размеров. Преимуществом изобретения является также улучщение прочностных характеристик получаемого волокна как в кондиционно.м, так и в мокром состояниях. К достоинству предлагаемого способа следует отнести также возможность осуществления его на высокопроизводительном прядильно-отделочном оборудовании, используемом при получении высокомодульных гидратцеллюлозных волокон по вискозному способу. Формула изобретения Способ получения гидратцеллюлозного волокна формованием медно-аммиачного раствора целлюлозы в водно-органическую осадительную ванну с последующей обработкой свежесформованного волокна в пластификационной ванне, отличающийся тем, что, с целью повыщения модуля растяжения волокна в мокром состоянии, используют пластификационную ванну, содержащую органический растворитель, выбранный из группы, включающей диметилформамид, диметилсульфоксид и изопропиловый спирт, сульфат меди, сульфат аммония, серную 78

кислоту и воду при следующемсоотношенииИсточники информации,

компонентов, вес. /о;принятые во внимание при экспертизе

Органический растворитель5,0-25,01. Авторское свидетельство СССР по заСульфатмеди0,5-5,0явке № 2527701/23-05, кл. D 01 F 2/04, 1977.

Сульфат аммония5,0-15,02. Авторское свидетельство СССР по заСерная кислота0,5-5,05 явке № 2772757/23-05, кл. D 01 F 2/04, 1979

ВодаОстальное(прототип).

.

953024