Способ получения синтетических поликомпонентных волокон

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СННТЕТНЧЕС .. КИХ ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ ВОЛОКОН экструдированием смеси термопластичных гибкоцепных полимеров с разной температурой плавления и с содержанием ,каждого 10-90 вес.%, отличающийся тем, что с целью повышения прочности и жесткости волокон, экструдирование проводят при деформации сдвига 5-100 под давлением 0,5-20,0 кбар в интервале температур от температуры на 1°С ниже тем , пературы плавления легкоплавкого полимера в условиях экструзии до натной с последующим расщеплением полученной заготовки на волокна.

„„SU„„1033591 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(50 .,0 01 F 8/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВЪб

" " ъ р л 1 Г (. !1) 3268933/23-05 (22) 06.04.81 (46) 07.08.83..Бюл. 9 29 (72) Н.С. Ениколопов, Е.Л. Акопян, В.A. Жорин, A.Н. Крючков, В.Р. Нйкольский, В.В. Потапов и Э.В. Прут (71) Ордена Ленина институт мимической физики AH СССР (53) 677.494(088„8) (56) 1. Карбоцепные синтетические волокна. М., "Химия", 1973, с. 355-444., 491-589. ,2. Патент CUR Р 3,546328, кл. 264-171, 1970.

3; Авторское свидетельство СССР

Р 765414, кл. Э 01 F 8/14, Д.980.

4. Патент Великобритании

Р 1419870. кл. В 5 В, 1975 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ ВОЛОКОН экструдированием смеси термопластичных гибкоцепных полимеров с разной температурой плавления и с содержанием каждого 10-90 вес.Ъ, о т л и ч а ю шийся тем, что с целью повышения прочности и жесткости волокон, экструдирование проводят при деформации сдвига 5-100 под давлением

0,5-20,0 кбар в интервале температур от температуры на 1 С ниже тем пературы плавления легкоплавкого полимера в условиях экструзии до ком натной с последующим расщеплением полученной заготовки на волокна.

1033591

Изобретение относится к переработке терглопластичных полимеров, точнее к проиэнодству волокон из термопластичных гибкоцепных полимеров, и может быть использонано в химической. промышленности, машиностроении и н сельском хозяйстве.

Известен способ получения волокон из гибкоцепных термопластичных полимерон путем продавливания через фильеры раствора или расплава поли- г0 меров $1).

Недостатками способа являются невысокие разрывная прочность и жесткость полученных волокон. Например, прочность полиэтилена составляет 40-60 кгс/мм (началь ный модуль 200-400 кгс/мм ), поли-. .пропилена — 50-60 кгс/мм (началь

Я г ный модуль 400 -500 кгс/мм ).

Изнестегг также способ получения бикомпонентного волокна экструзией расплава термопластичных полимеров, согласно которому экструзию полиме . рон н расплавленном состоянии ведут раздельно с последующим объединео нием двух мононолокон из разнородных полимеров в одно бикомпонентное волокно на выходе из экструзионного канала (2) .

Недостатками указанного способа являются сложность технологии получения волокна и сложность оснастки для получения волокна.

Известен способ получения бикомпонентных систем типа сердечник-оболочка, например, системы полиэти- 35 лентерефЪалат-политетрафторэтилен 3

Недостатком указанного способа также является сложность технологии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 40 способ получения синтетических поликомпонентных волокон экструдиронанием смеси термопластичных гибкоцепных полимеров с разной температурой плавления и с содержанием 45 каждого 10-90 вес.Ъ, согласно которому экструдируют расплав смеси по лиэтилена (ПЭ) с полизтилентерефталатом (ПЭТФ) с последующей вытяжкой нолокна с охлаждением $4) .

Недостатком известного способа является низкая разрывная прочность волокна (19-32 кгс/ям ) .

Цель изобретения — повышение прочности и жесткости волокон.

Цель достигается тем, что согласно способу получения синтетических поликомпонентных волокон экструдированием смеси термопластичных гибкоцепных полимеров с разной температурой плавления и содержанием 60 каждого 10-90 вес.Ъ, экструдирование проводят при деформации сдвига

5-100 под давлением 0,5-20,0 кбар в интернале температур от температуры на 1 Я ниже температуры плавления 65 легкоплавкого полимера в условиях экструзии до комнатной с последующим расцеплением полученной заготовки на волокна.

В качестве термопластичных гибкоцепных полимеров используют полиолефины, например, полиэтилен (ПЭ ), полипропилен (ПП ), поликарбонатЫ (ПК ), полиоксиметилен (ПОМ ), полиамиды, например, промышленные полиамиды II@-12, ПА-б,б,, полиэфиры, например полиэтилентерефталат (ПЭТФ), полистирол (ПС), полиметилметакрилат (IINMA ), поливинилхлорид (ПВХ), по лиформальдегид (ПФ) .

Вариантами смесей являются:

ПЭ/ПП, ПЭ/ПК, ПП/ПК, ПЭ/ПЭТФ, ПП/ПЭТФ, ПЭ/ПА, ПП/ПА и другие возможные сочетания, термопластичных полимеров, Возможен также вариант, при котором экструзии подвергают смесь трех полимеров. Во всех случа» ях содержание любого компонента в смеси находится в пределах 10. — :

90 вес.Ъ. ОптимаЛьным соотношением

° ° в с меси дв ух полимеров является

30: 70, 50: 50; 70: 30.

В качестве оборудования для осуществления способа используют прессы, машины типа "Инстрон", экструдеры и т.п. оборудование, развивающее давление и снабженное оснасткой для получения сдвиговых деформаций.

Размеры и форма сечения экструзионного канала могут быть различными и ограничиваются только мощностью перерабатывающего оборудования и типами существующей оснастки.

В процессе экструзии к выходу из канала давление падает до давления окружающей среды, и могут воз никнуть условия, при которых возможно планление легкоплавконого компонента экструдата. Для предотвращения плавления указанного компонента оснастку выполняют с возможностЬю охлаждения экструдата в канале.

В занисимости от вида используе-. мого перерабатывающего оборудования.и оснастки получают пруток, ленту, экструдат фасонного сечения любой конечной длины. Расщепление экструдата на волокна. осуществляют растяжением в продольном или трансверсальном направлении, кручением прутка, ленты и т.п., расчесыванием, плющением.

В качестве оборудования для расщепления экструдата. на волокна используют разрывные машины с плавным возрастанием нагрузки, крутильные устройства, плюшильные станы, чесальные машины и т.п.

Процесс экструзии смеси полимеров ведут при давлениях 0,5-20 кбар.

Снижение давления экструзии от указанного предела не приводит к существенному возрастанию прочностных

1033591

3 характеристик волокон по сравнению с прототипом. Повышение давления экструзии от указанного верхнего предела не приводит в свою очередь к существенному возрастанию физикомеханических характеристик волокон по сравнению с достигнутыми в указанных пределах давления, однако одновременно повышается энергоемкость процесса и цоявляются технологические затруднения процесса, на- 10 пример,. срыв экструзии.

Вышеуказанные ограничения по давлению экструзии в такой же степе" ни относятся и к пределам деформации сдвига (степени сжатия) — 5-100 . 15

Согласно способу пс лучак т 125015000 волокон на 1 мм сечения экструдата. Il p н м е р 1. В экструзионную камеру помещают смесь ИЭ/ПП состава -щ

90:10 мас.%. Смесь экструдируют при давлении 0 5 кбар, деформации сдвига

5 и 135 С (температура плавления полиэтилена в условиях экструзии составляет 136 С). Экструдат охлаж ; дают в канале до 20ОC и после выхода из канала расщепляют на .волокна вытяжкой в продольном направлении.

Получают волокна длиной 50-250 мм.

Площадь сечения моноволокна 80 мкм число волокон на 1 мм< сечения экструдата 15 тыс., разрывная проч;ность волокна 35 кгс/мм, модуль упругости 850 кгс/мм .

Пример 2-59. Процесс получения волокна осуществляют, как в примере 1. за исключением того, что изменяют соотношение компонентов смеси, вид и тип цолимеров, давление экструзии и деформацию сдвига, температуру экструзии и технийу расщепления экструдата на волокна в пределах заявляеьых притязаний.

Параметры процесса н свойства волокон приведены в таблице.

1033591

» !

1

1 I

I I

I

I Ch

»t3

1 X

0I Х

t;o

И е о

Я 03

v п5 03 а х е о е о

Р, I о

Р о о х х Й

1 1«Х .4б 3б O

O t31 а

3х эх I I ба О

4б Е« I I

O I3l а

s

I Ц Ы

1 Х

РЦ Х

»0

v - 1

o K

Х 3 Х

1-»

4ОЦО

ЕОР

KXх

1 Х»0

I »б

ХОМ04

РЗОХ аР о

I t»t O 0» V

03 а o l

1 3Ъ» t 30 Х

I

1 l I

I 1

%-3 с»)

4»Ъ т«г4 «-4

С»Ъ»сЪ tA

» Ъ. 3»» 4

О «.4 с3» с»Ъ

Ф с3 х х

«3»0

»б х е»б е х

1аР«ИЕ»

O X e ttI 9 Р3 Е %

1 Е 04 О»3Ъ

tao o

«»3 I

I с х е х

30 х а еаза!

I Ö I«tO

D О с с

»»Ъ LA

О О с »»

tA Ul с ъ

3 в

Е-»

C/! О О

CO

Д О О

СЧ С Ъ

О О О

44Ъ IA 43Ъ

О О О

lA Ul L0 сч 1

О

« 4

Ю

Ю

Ш

Ю

Ю

tA

LA

3»Ъ

tA

О О

tA tA с Ь

О. О

О О

tA СЧ

» с

О О

tA С!Э

1 х а

1 ае

I t X

»-» 1 !

6$ !

»а» I

1»э Х РЪ

l I« Õ »б

I táхl а е

et;O

30 Х

Е 3 Е

1 Е 3»

»б

Q, с

>,х

3«Х

1 rtt 03

1 а > еао у "0 е 2

1 6» ttt

1 Р3 О

l <б Х

Р (Lt

Г

1 Х о

Е с

Р3

1 V O»33» а °

13!e V

1»б »б о ц о о

1О И

1 о

Х. 0

1 Х Х

Е х х

O rd ttI L0 I O> х а

o e v t х w v о о х! Р3 Р>! !

1

1 I

1

I tO

t

I

1

»»Ъ

I

t

О ОЮ О О.О О О О О

Q D О р . О СО 3 СЧ О О О Ch О

СЧ 3» LA . О . «:) «-4 Ch»сЪ CO Ch «-4 4Ч

0 » С»! С»3 Г»Ъ «»3» С»Ъ С»Ъ «4 СЧ Ю LA 4»Ъ С»Ъ

D 33Ъ О О 00 О\ О

О О 4Ч CO СЧ Ch Ch»»3» 4Ч СЧ О и О с3» С5 «-««-4 СЧ «-4 «-t 4O Ch СЧ СЧ «-! СЧ

»

»3Ъ О О О 43Ъ и ОЪ О О О 0Ъ Ф сО 00 ср сС3 00 cO tA О 0Ъ»«Ъ LO cO

«-4»-3 «-3 «< «««-4 «-4 е 4 (Ч «-4 «-4 г4 «-4

О О О О О

О»»Ъ О О О О О 33Ъ О т4

Ul «-4 «-4 tA «-4 «-3 «-4».4 т-4 IA Ct «-4 л-4

О О О О D

О с с О) с т3» О с

О, О О с «.4 О

lA «-4 СЧ т-4 г«Ю . т.4 СЧ СЧ

3!с, 3!с

»-4 »Ч С»Ъ 3» LA Ю CO Ch т« СЧ» Ъ ч3»

10 33591 е и " 1 о

Р 1 1 о о о о о «-! o o o л м 3 а а

4 3 «3 С«3 («3 ЧР о о о о о о о а ф с3 о о а 3»- о <ч г саа с«3 («3 М М М

9 ф х о

3 о

1

1

О Саа О О

ОЪ О 3 О

Н «-3 («3 (М .Р4

3» о о аса <3 о о м а а Ф Н3 - Н «-3 Н3 Н о аса ю .о ю - rt чъ о ю 1о Ю . Ч 3 Н

И о м о . ю о г r» 3 r» г» 33Ъ «3 а м м м> а

Н Н Д Н Н 3 ь3 М

О . О О о О м а О О О а о о оъ саа 3 c co а со

С«3 С«3 - С«3 Н3 Н Н3 «-3 «-3 С«3 (Ч

СО О О О О О

М а 3 Г Саа О

«-1 «-3 «-3 Н «-3 (ь3

C) о о а î о. о î о а Н4 Н an «-3 an „сР. С«3 а «-3

C) о

O О О О О а «-3 с«3 м сР «й

«3 I

I

1

Г .1 о о о с с сР а aA aA aA

О О О с с с с н «-4 н О О О О О. о о ь

Q C«3

«-3 аА с со

3 О ь ь о о о ь а а е

Еч

0Ъ о о о о о о о о

C0 t» aA C«3 Н ЦЪ а а »»»»»»»»».о о о о о о о о 3 м а co ca а а а

О о

«-!

333 О оъ о о

aA aA

»» о о

333 an о о о о о

СЧ «! а . CCa C» » »» »»» о о о о о со \о а «3 м о cv м «3 ф Ф Ф Ф . О н 3 3 то c co caa ч

Й

I ф

1.3! 1

i ь! хit,l х t

9, 1

И:,: 1

О,1 о о

>t t o ! .

I I ф

1 3Ъ

1 93 (6 ,1 fla ъо

I

1

С 1 о

I 1

I l о

I

1 1

I «a-3 у ! an

1 1

Х х

33! а! хо

c3I Е 9 ! х

Х Р оа

Ю 9 р

«aI 03

fh 9

3О !3

О 6

9 х a3I х

Х

0 о

9 х а5

3Ц о

0 о х

Ра

1033591

9 х х

Э у к

О 0 е

Е» I

Ю

Ю

С1 !

Ю

С1

00 (Ч о о о о

Со U1 Ю р т 00 Ю

М 0» М сч о со о

\О Ch (» Ul

1 (1

1 1 о

I t l Ю

Р»!

03

L A о

Ц о

01 !Х

СЧ Ю O ОР с-1 01 CO м

СЧ с-1 с-1

%-1 м (ч с-! СЧ о о О U1 O

0О т» т-» Ср о о д Ю Ю О Ю

М 0 М М Г- CO Ю Ю с1 с-1 "» с4 » с-1 -1 М < ю с о е а o со ю

С1 Ю СС1 01 01 U1 C3 U1

СЧ сЧ т с-1 с-» с! %-1 т» о о

0 ) Ю

С1 сч а 01 Ю Л О

ЧЭ ЧР с-» ° цр т-1 с-1 СЧ «-» СЧ

1 I

1 I

l 1

1

1 у

Ю Ю

a O Ю Ю -1 01 lA w» M 1A»-1 о о о о о .1 -1 -1» и о

Ю

Ю Ю с а а

o o с (Ч СЧ о о о

Ю

С1 ,-1

Ю о ° о,-1 -1 о о

% о

О O в сч с»

U1 о

Е о 0

0О 1:!

П) сч 1:!

Й

O o

И с1 »

Д Ю

1:»

o o с-1 СЧ о ю

01 00

O. О

U1

o o

М у о

Ю.

Ю

%-»

Ю о о :О Ul с. ,о о сЯ U1 о о

U1 сс1 1 .

Ю Ю о о о о M P1 М М о о о о г

Ю м

Ю ! ж

О1 Ч0 I 00 СЛ г» » с"! т-1 с-1

U1 1с1. I 0O

СЧ СЧ СЧ (Ч СЧ м сч

g I!! I

О !

Х I!

» 1

Щ !

Х 1

z 1

Э 1

»3

О!

Ц 1

I !

1 .0

I

1

1

1

I .I

I 1

Ql х

2, ф

Х

Еч !

Ф о х а

1-

ttj

Д Il!

9 х

1Е е

SI K

I» lO 1 I

00 О

Х С4 Е» 1

m Ц х ж

9 х х

Л

Р III о о о

0

С1» х

Я х

С4 о

6 х

Ф II1 о о х х

0 Р ,"ь ъ

Е» !» х ф ае 1-4

IlI Х Э и 10

1 со е = о х а K ы

01 Ц 01 х о ж Е ж

О О O О (-) л о о о

eV С! Ю ср г-1 <Ч СЧ М сч сч

10 33591

-- ф

Ф »33 Ф к аЫ

Ф O OR ч A Cf. о с» е

v и t Ф о и Е й1

Ф f6

Ы:"3 3С Ф Х «С

О Фgо g I»3;р.о а, И

1

I о о в ь

О в сЧ о (c» а сЧ

1 I

1 1

I I

1 I

I ц 1

1 3 р

С-3 3 Н С . 3 Н

co. м LA м м аА

; a«»»Ф М М «3 «-3 ю r в м м м

° -» . «-4 « "3! !

I

33 а а.. о ас» сс» в

Ч 3 . Н

0 »A an an

«» м м о .Н 3 СЧ

4Ъ1. Ч» ж

I н

О О О О О О сч сЧ сч «с < «с 3

О

С»

«» о .о о

«-3 «-3 Ф о

« а о. о

° » ° » аА О сч сч о о о ъ. « . с

О lan О CV

1м 4 C«3 «-3

3 о о о сч м з о о сч с о о о а CO. an

Ь, Ь о о аА

« ь

1сЧ! о

I t м

1, 1

1 о

1 1

Л

I ,1,3 о

Н! сч о

С» о о о съ о о о с » !

1 сч.. м «Ф аА ч» с Ъ М М . М М ъ3с н сч м сч сч сч в о сч. м . м

6 ж

„31 t 3 ! а и

1 О,о с», 34

I l

à — 3

1

13

I

1

1 I

I I 3

I

1 "1

I

3- — 1

1 1

1 м о ф

0 g

-ж 3.3 ж н

8 о о a) о

3 о О О ь О о О о о co w о со а о о. о а 3 О 3 сС» СС» СО «3 а «С rl О ГЧ а в н сч сч м м e w aA ao о а о м е 3 а в в о м а о

«4 «.3 «.3 е-3 «-3 Р «-3 «-3 СЧ о о о о о о о в в со а О м м м

СЧ «-С СЧ СЧ СЧ «4 «-3 «-3

3»Ъ О О:О О О О О О .О О О О О

«-4 -СЧ СЧ М С » !» aA В В В «-3 СЧ СЧ .. «., Е о .а î î .о о о о о о о о о в а а t м м а w н e ac» co.

1033591

14 х х е

v о и е х х

III

Р3 е

v л о

K и о а

04 ф

Р

2 и е и

C4I

Рт!

I (Ю I !

О lA со

1.0 ОГ) м м

Ю

Ю с!\

ГЧ

Ю

Ю

1 с о о m

СО М тФ N М тУ (V O т-1 т-1 т"1 т-1 т-1 1О Гт! Гт4 о

ГЧ т-1

Ю

ÑO т-4 а щ л л О1

М М . Г М СГ! т-1 т-1 т! Ф Х т4 т т-1, т-4 т-1 т-1 т-1 О т-4 т-1 сО М lA ю сГ\ м тФ т3 сГ!

<Ч М М,Ч, 4

Ю

Г 1 т 1

Ю о o o o г- г- м м т-4 т-1 Р4 ГЧ о о о со в о т.4 Гт! о о о о м т-1 tV т-4

О о

D D О О О O О т4 М CA lA lA СО tA тЗ

Ю

Ю т 4 ь о о т-4 т-1

Ю

Ю

° Л

Г т-4

4Г)

lA ГЧ Г4

М о о

Гт! м

О ГЧ ГЧ во э с

4 4 O

О1

СГ ln Ю

М М о о т-4

I о о

lA lA о о с!ъ

lA О ) о о о

lA Ol Ch о о о

Ul т-1 т-1 о о И о

О1 От И CO о о Cci o т-1 т.4 Х Гт4 о !

Ю м о т-4

Ю о с!! ! ф !т ф с !т ф:!т: ! Оъ О т-1 Гт4 М т3 О 1

1I с4 Г1 м м м м м

I к ж е "м Ю ! Г1 М Г!

О т4 ГЧ тй Ф Ф

Д I

0 ! ц I

1!I ! ! ! I

Е I ! х ! е !

К ! г» I о Ц вЂ”, а !";

I !

I I I ! i !

I I

I I

I ! ! ! !

I К) !

I ! ! I !! ! ! !

1 — !

I ! ! ! у !

I !

I ! !

Г I х и н

Я

» ф

0 О о ! х

I е х о.

Ц о

o o с-> ю o,о ю т-1 т-4

Х о х A !

1О Х еих х п,х хее

SРЦ

K vs ххм н ап, и ни

fcI Е

С! mx е о

» е 6

Х . 0 х е

2 е и о о

Р Г4, Х

v, m е

04 х

О О О О CS О

О О СО t ГС CA О о 4 м m о ю 4

М ГЧ М Л

О О О O О О

<Ч Л 1 М ММ

O О О О О Ю

СО lA М 1 Г 1 е

X Ж

Е е td ! н х !

С Х ох

Х Ф и, Я и

»

11!

0 о ю е т3 сО Х

Ю т! х

Х о

Ц о

16

1033591

\

I

t е 1

Ю Х Э

Ф хх х! ю х

Ф !«att х х аа v 0 Ф с!

Q m o оо о ха Е

aa) Ц

И о ."1 в

Ф х х

П! х Э

Ia! о

Ф,О Е«

atI х

Си о

> о о о

«! сп Э сО t х

Ф о

Ц о

X эох ххх хдх х t«Ф

ttt o t."

Х Cf Itt ое

ta аа

9"5 адх.I g ) « о tat а

I I ! и й и й В ! I I I I о

L, о о о. о о .э

aA (ю м м <ч о . о о о о м н!

D Ю с» о ао

D

Ю

«Р м н4

О О о о н ю м (ч о о

О О

СО ОЪ м сч

CO н н н1 м м " cnt м о

«У сч с»

О о о

% о о н4 н о а

В М а о н сч

О о н an

° Ф «3 с Ь о о

ЧЪ 1О

3Ь % н4 аа»

М н о а

« а о

М

Ви

Х

Vo IIIo дм ф+Ф сч о ttID нм )!н ! хо eo «! Вл н (go ф„Яλ

go

Хо ин

М о ф иЪ х

О О О О NO ж н н н Ем

& е о о о йо

Н СО ОЪ Ch Й «<Ч

О О О О О О сч м с1 м м м

О О О О О О а г- t г-. л!

Ch

D а О О О м «! с» ю w (ч 1л иъ е 1л м (ч н4 <ч н сч сч н сч (ч

Ч Ch e СО О м СО м м «! м м сО ah «3 м м «Р (ч н4 н4 н . н н4 н

О О О D О О an О ф О О О а о н и е t e м an «t <ч сч н4 н1 (ч н (ч <ч и н! н «-1 н! н4 ь

О О О О О О О о о о о

an ю an an an а an «t in w an an an

Ф:Ь г- со в D w <ч м в о н «! а ч»

«! а иЪ an а М и а а а иЪ

1!

l м (ч и

I о а м н < !

О

«У

I

« ! 3 и1! а

I ч !

Ц

103:3591

Составитель И. Девнинд

Редактор T. Кугрышева Техред M. Tenep Коррек r îð М . дарии к

Тираж 461 Подписное

BHHHIIII Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5569/29

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная„, 4

Таким образом, изобретение позволяет получить волокна из термопластичных гибкоцепных полимеров, имеющие разрывную прочность в 5-6 раэ выше, а модуль в 4-8 раэ выше по сравнению с волокнами, полученными известным способом.

Использование волокон, полученных по изобретению в намоточных изделиях и в композиционных материалах в качестве армирующих добавок, позволит на порядок уменьшить содержание волокнистого армирующего материала при сохранении прочностных характеристик изделия и увеличить прочность изделия при неизменном co- < держании армируюШего материала,