Способ получения целлюлозных волок-нистых ионитов

Способ получения целлюлозных волок-нистых ионитов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

806692

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (á1) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 14.02.78 (21) 2581701/23-05 с присоединением заявки йо (23) Приоритет

Опубликовано 230281.Бюллетень Н9 7

Дата опубликования описания 2302В1 (5Ф)м. КР

С 08 F 251/02

С 08 В 15/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК б 77. 862, .. 25 (088. 8) (72) Авторы изобретения

М.O. Лишевская, В.П. Морин, и З.A. Роговин

Московский ордена Трудового текстильный институт (71) Заявитель

Красного 3 аменн ... (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ

ВОЛОКНИСТЫХ ИОНИТОВ нетканые материалы применяются в качестве фильтрующего слоя в распираторах, средствах индивидуальной защиты органов дыхания.

Известен метод получения волокнистых ионообменных материалов пу- . тем свободнорадикальной прививки к целлюлозе виниловых мономеров, содержащих ионогенные группы или группы, способные к превращению в ионогенныеГ f3

Однако при прививке к целлюлозе мономеров, содержащих ионогенные группы, таких например как акриловая

15 или метакриловая кислота нли при полимераналогичном превращении различных функциональных групп в ионогенные происходит повышение набухаемости, препятствующее многократному

Я использованию волокнистых ионитов в процессах сорбции и десорбции, а также приводит к образованию склеек . между волокнам, хрупкости волокон, что исключает возможность их текс25 тильной переработки в ткани и йетканые материалы.

Наиболее близким к .предлагаемому является способ получения целлюлоэных волокино; х ионитов свободно30 радикальной прививкой виниловых моИзобретение относится к химии целлюлозы, .в частности к методам получения ионообменных целлюлозных волокнистых материалов и может быть испольэовано в различных областях народного хозяйства, в частности в химической промышленности.

Ионообменные целлюлоэные материалы на основе целлюлозы в последние годы приобретают большое значение и широко используются в различных областях промышленности. Целлюлозные иониты имеют ряд существенных преимуществ перед смолами. Высокоразвитая активная поверхность волокнистых ионитов позволяет осуществить процессы ионного обмена с более высокими скоростями, чем при использовании ионообменных смол. Волокнистая структура целлюлозных иони.тов дает возможность применять их в различных формах - в виде волокон, порошков, тканей и нетканых материалов. Это позволяет значительно расширить варианты аппаратурного оформления процесса ионного обмена и использовать волокнистые иониты в тех областях, где применение ионообменных гранульних смол невозможно. В частности, Ионообмеиные

Г.И. Станче ко, Т.А:. Ванюшк 806692 номеров, содержащих ионогенные группы или груцгы„ способные к превращению в ионогенные, к целлюлозным волокнистым материалам путем обработки укаэанных привитых сополимеров концентрированными растворами гидроокиси щелочных металлов (2).

Обработку проводят 2,5-10 М растворами щелочи при 100-130 С в течение 10-30 мин. В результате модификации получают иониты с высокой сор" бционной способностью.и пониженной набухаемостью, непригодные к текстильной переработке в ткани и нетка ные материалы.

Целью изобретения является получение волокнистых. целлюлоэных ионитов, пригодных к текстильной переработке.

Поставленная цель достигается тем, что получают привитые сополи" меры целлюлозы с виниловыми мономерами, содержащими ионогенные группы или группы, способные к превращению

B ионогенные свободнорадикальной сополимеризацией в присутствии дивинилбенэола в количестве 1-5 мол.Ъ от указанного винилового мономера.

II р и м е р 1. 100 г вискозного штапельного волокна обрабатывают .водным раствором РеЯО,при 22-25 С в течение 30 мин. Концентрация

0,5 г/л, модуль обработки 25,рН 4,55,5. Затем волокно промывают дистиллированной водой, отжимают и помещают в водную эмульсию: смеси мономеров 2-метил-5-винилпиридина (МВП) и дивинилбензола (ДВБ) . Общая концентрация мономеров в эмульсии

7 вес.Ъ, содержание ДВБ в смеси

1 мол.Ъ от МВП. В реакционную смесь добавляют 0,.01% перекиси водорода и проводят реакцию при 80 С в течение 120 мин. Полученное модифицированное волокно промывают водой и сушат до постоянного веса..Вес продукта 200 г,привес составляет

100%.

В аналогичных условиях синтезируют привитой сополимер целлюлозы и поли-МВП. Привес составляет 1003.

Полученные волокна перерабатывают в нетканый материал.

Отходы при переработке составляют для продуктов, содержащих дивииил- бензол 10ъ, для продуктов без дивинилбензола — 42%.

Прочность нетканого материала составляет в " „к для продуктов, содержащих ДВБ, по длине 0,663, по ширине 0,099, а для продуктов, несодержащих ДВБ, по длине 0,270, по ширине 0,031.

Пример 2. Привитые сополимеры целлюлозы с 2-метил-5-Зинилпиридином, содержащие дивинилбензол и несодержащие ДВБ, были синтеэированы по способу, описанному в примере 1.

Содержание ДВБ в смеси мономевов4 мол,В от МВП.

Для превращения пиридиновых групп в сильноосновные пиридиниевые группы оба образца обрабатывают 10% водноацетоновым раствором диметилсульфата о при 20-25 С в течение часа, промыва ют и сушат.

При обработке Продукта, содержащего дивинилбензол, выход после

1$ алкилирования составляет 99,5% от теоретического, Статическая обменная емкость 3,9 мг-экв/г. Ионит сохраняет волокнистую структуру.

При изготовлении из него нетканого щ материала отходы в процессе текстильной переработки составляют 12%.

При обработке продукта, несодержащего ДВБ, выход составляет 76%, статическая обменная емкость

2,8 мг-экв/г. При.изготовлении нетканых материалов отходы составляют

565 °

Прочность нетканого материала составляет в в †-яят-я — Лля пповуята, содержащего ДВБ, йо длине 0,449, по ширине 0,056; для продукта, несодержащего ДВБ, о длине 0,171, по ширине 0,042.

Пример 3. 100 r вискозного штапельного волокна обрабатывают

35 водным раствором соли Мора (0,5 г/л) . при 22-25 С и рН 4,5-5,5 в течение

30 мин. Затем волокно промывают дистиллированной водой, отжимают и помещают в водную дисперсию смеси мономеров акрилонитрил (АН) » дивинилбензол (ДВБ). Общая концентрация мономеров в реакционной среде

7Ъ, содержание ДВБ 3 мол.В от АН, В реакционную смесь добавляют 0,01В перекиси водорода и проводят реакцию при 70Ус в течение 60 мин.

Полученный продукт промывают водой, ацетоном и сушат. Выход составляет

185 г. Привес составляет 85%.

В аналогичных условиях синтезируют привитой сополимер целлюлозы с AB (без дивинилбензола). Количество привитого полимера 85% (от веса целлюлозы).

С целью превращения нитрильных

5S групп в карбоксильные оба продукта подвергают гидролиэу в одинаковых условиях 1Ъ раствором едкого натра в течение 3 ч при 80 С. Характеристика полученных прод дуктов приведена в табл. 1.

806692

Таблица 1

Характеристика образцов

Степень набухания,%

Содержание

ДВБ в исходной смеси мономеров, мол.В от AH

Содержание карбоксильных групп восле гидролиза, В

Количество привитого полимера (прнвес), Ъ

20,1

84,7

19,7

85,2

П р н м е р 4. Привитой сополимер целлюлозы с AH и ДВБ н привитой сополимер целлюлозы с AH получают способом, описанным в примере 3.

Привес составляет 90%.

Для превращения ннтрильных групп в карбоксильные оба продукта подвергают гидролизу.

Таблица 2

Содержание

ДВБ в исходной смеси, мол.Ъ от AH

Количество привитого полимера (привес),Ъ

Содержание карбоксиль ных групп после гндролнза,Ъ

8&,3

240 Отходы при переработке составляют

72%.28, 3

27,9

210 Отходы при переработке составляют

6В

90,7

Полученный продукт промывают во5© дой и сушат. Привес составляет 1023.

В аналогичных условиях синтезируют привитой сополимер целлюлозы с метилметакрилатом (без ДВБ). Привес — 110%.

Для получения катионитов, содержащнх карбоксильные группы, оба типа с нтеэирсванных привитых сополимеров обрабатывают 0,5% спиртовым раствор) .ром едкого кали .при 80 С в течение

3 ч, промывают водой и высушивают.

Содержание карбоксильных групп в продукте, содержащем дВБ, состав, ляет 16,8%, в продукте,несодержащем

ДВВ - l 7, 1%.. Пример 5. 100 r вискозного штапельного волокна обрабатывают водным раствором соли Мора (0,5 г/л} при 22-25 С и рН 4,5-5,5 в течение

30 мин.

Затем волокно промывают дистиллированной водой, отжимают и помещают в водную эмульсию смеси метилметакрилата (МИА) с дивинилбензолом.

Общая концентрация мономеров в реакционной среде 6%, содержание ДВБ

2 мол.Ъ от MNA êoíöåíòðàöèÿ эмульгатора 0,2В.

В реакционную смесь добавляют

0 01% перекиси водорода и проводят

I о реакцию при 65 С в течение часа (модуль 50).

450 Волокно хрупкое, непригодное к текстильной переработке

190 Волокно сохраняет волокнистую структуру, количество отходов при переработке 8%

Обработку проводят с использова- . нием 10-молярноro раствора едкого натра при 120 С в течение

20 мин с резким обрывом гидролиза.

Характеристика полученных продуктов приведена в табл. 2.

Характеристика образцов г

Набухание Способность в воде,Ф к текстильным переработкам

806692

11Ъ

43Ъ

30

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 172/41

Тираж 541 Подписное

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

При переработке указанных продуктов в нетканые материалы отходы составляют:

Для волокон, содержащих .

ДВБ

Для волокон, несодержащих

ДВБ

Hp и м е р 6,. 100 r вискозного штапельного волокна обрабатывают 1Ъным раствором FeSO4 .при 20 С в течение 20 мин (модуль 50); отжимают и помещают на 30 мин в 2Ъ-ный водный раствор перекиси водорода, Затем волокно промывают водой в течение 3-5 мин при 50 С и помещают в водный раствор смеси мономеров акриловая кислота (АК) -дивинилбенэол, содержащий 0,25% FeSO+. Общая концентрация мономеров 15Ъ, содержание ДВБ 5 мол.Ъ от АК. Реакцию проводят при 20 С в течение 3 ч.

Полученный модифицированный продукт промывают водой и сушат. Вы"ход - 20,5 r..Ïðèâåñ составляет

105Ъ, содержание карбоксильных групп - 21,8Ъ, Продукт сохраняет волокнистую структуру, отходы при.текстнльной переработке составляют 19Ъ.

В аналогичных условиях синтезируют привитой сополимер целлюлозы и полиакриловой кислоты (без дВБ).

Выход — 200 г, привес - 100Ъ.

Содержание карбоксильных групп

22,1Ъ. Продукт после высушивания ,теряет волокнистую структуру и не пригоден к дальнейшей текстильной переработке.

Пример 7. 100 r вискозного штапельного волокна обрабатывают

1Ъ-ным раствором FeSO при 20 С s течение 20 мин (модуль 50), отжимают и помещают на 30 мин в 2Ъ-ный водный раствор перекиси водорода. Затем волокно промывают в течение

3-5 мин при 50 С и помещают в водный раствор смеси мономеров иетакриловая кислота (NAK)-дивинилбенэол, содержащий 0,25Ъ FeSO

Общая концентрация мономеров 12Ъ, содержание ДВБ 3 мол Ъ от МАК. Реако цию и сводят при 20 С в течение 3 ч, Полученный продукт промывают водой и сушат. Выход 180 г. Привес составляет 80Ъ, статическая обменная емкость 4,9 мг-экв/r. Продукт сохраняет волокнистую структуру, отходы при текстильной переработке составляют 22Ъ.

В аналогичных условиях синтезируют привитой сополимер целлюлозы с полиметакриловой кислотой (без

ДВБ). Выход 178 г, привес 78Ъ, статическая обменная емкость 3,5 мгэкв/г..Продукт после высушивания теряет волокнистую структуру, становится хрупким и непригоден к дальнейшей переработке.

Пример 8. Привитой сополимер целлюлозы с полиакрнлонитрилом и дивинилбенэолом получают по способу, описа .лому в примере 3. Общая концентрация мономеров (AH и ДВБ), в реакционной среде 16Ъ, содержание ДВБ 3 мол.Ъ от АН, привес составляет 130Ъ.

В аналогичных условиях получают привитой сополимер целлюлозы с HAH без ДВБ. С целью превращения нитрильных групп в тиоамидные оба продукта обрабатывают водным (6Ъ-ным раствором сульфида аммония в течение 3 ч при 90 С, Статическая обменная емкость продукта, содержащего ДВБ, составляет 6,9 мг-экв/г. Статическая обменная емкость продукта, несодержащего ДВБ — 7,1,мг-экв/г.

При переработке в нетканые материалы отходы составляют:

Для волокна с ДВБ 10,2Ъ

Для волокна без ДВБ 24Ъ

Таким образом, предлагаемый способ получения целлюлозны" волокнистых ионитов., в отличие от существующих способов, дает воэможность получать волокнистые иониты, способные к текстильной переработке в ткани и нетканые материалы.

Предлагаемый способ может быть реализован на существующем оборудовании.

Способ получения целлюлоэных волокнистых ионитов свободнорадикальной прививкой виниловых мономеров, содержащих ионогенные или способные к превращению в ионогенные группы, к целлюлозному волокнистому материалу, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью получения ионитов, пригодных к текстильным переработкам, прививку проводят в присутствии дивинилбензола в количестве 1-5 мол.Ъ от указанного винилового мономера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 444773, кл. С 08 С 15/00, 1975.

2. Патент Франции 9 2250765, кл. С 08 В 15/00, опублик. 1976 (flpQTm èï),