Способ получения синтетической волокнистой массы

Способ получения синтетической волокнистой массы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<и>.939606

Союз Советски к

Социалистичвскнн

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 29.05.79 (2l) 2775951/23-05 с присоединением заявки Рй (23) Приоритет

Опубликовано Зр.р6.82. Бюллетень №24 (5l)M. Кл.

D 01 F 6/00

3Ьоударстеанный комнтет

СССР пе делам нэобретеннй н открытнй (53) УД К 677. 494 (088. 8) Дата опубликования описания 02 ."07. 82 (72) Авторы изобретения

Г.А. Осокин и О.В. Анников "(1

il

"t

Украинское научно-производственное об4едттнение целлюлозн бумажной промышленности н (7l) Заявитель (54) 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 синтетиS ческой волокнистой массы, пригодной для изготовления бумагоподобных мате" риалов, предусматривающий растворение полимера в органическом раство" рителе, осаждение его осадителем при наложении сдвиговых напряжений, возникающих при перемешивании осадителя. Образовавшуюся синтетическую волокнистую массу (фибриды) отделяют от т5 растворителя и осадителя (1).

Однако осуществление данного способа связано с большим расходом растворителя и осадительной жидкости, так как они после отделения фибридов не 2о могут быть непосредственно введены обратно в процесс. Фибриды имеют аморфную 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 иэ зоны высокого в зону низкого давления с одновременным испарением растворителя или части его и последую" щую отмывку полимера от растворителя.

Этот способ применим для получения по" лимерных волокнистых масс из с(-полиолефинов (В) .

Известен способ получения пригодной для изготовления бумаги синтетической массы, состоящей из термопластичного полимера, преимущественно кристаллического олефинового полимера, которую получают при быстром испарении растворителя иэ раствора полимера, при этом происходит быстрое осаждение полимера Г33.

При реализации способа необходимо выдерживать особые условия испарения, тобы в дальнейшем обеспечить возможность рафинирования для получения бу" мажной массы, состоящей из отдельных волокнистых элементов.

Полученный описанными способами ма-5 териал обладает хорошими бумагообразую" щими свойствами (прочность бумаги выше стандартной целлюлозной), однако технология его получения вызывает необходимость применения дорогостоящего и ie сложного оборудования, работающего под давлением и усложнение технологичес« кого процесса эа счет обязательного применения рафинеров.

Способ предусматривает также неравновесные условия осаждения, что приводит к получению волокнистой массы, не обеспечивающей достаточную термостабильность формы получаемого ма" териала. 20

Кроме того, прочность волокон, вследствие их преимущественно аморфного строения невелика„что сказывается на прочности получаемого конечного материала. 25

Известен способ получения синтетической волокнистой массы, согласно которому проводят растворение полиме" ра (д.-полиолефина) в органическом растворителе, охлаждение полученного раствора до температуры кристаллизации полимера, кристаллизацию полимера при непрерывном или периодическом перемешивании раствора и отделение выкристаллизовавшихся свободных морфологических единиц от растворителя.

Образующиеся единицы полимера имеют форму "шиш"кебаб" .и представляют собой нитевидную кристаллическую структуру, имеющую центральное волокно, 40 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

45 обеспечивают бумагоподобному материалу более высокие механические свойства, что является основным достоинством описанного способа Г43.

Однако такая технология применима для изготовления синтетической массы только из d-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 номенкпатуру конечной продукции.

Об 1

Кроме того, необходимость быстрого перемешивания, вязкого раствора полимера требует значительных энергозатрат. При перемешивании образовавшиеся морфологические единицы разрушаются рабочими органами перемешиваю" щих 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

0,5"5оC в минуту (53.

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 необхо- димость перемешивания вязкого раствора полимера, что позволяет снизить удельные энергозатраты на получение синтетической волокнистой массы, предотвратить разрушения образовавшихся структур. Кроме того, обеспечивает возможность получения синтетической волокнистой массы не только из с .-полиолефинов, а из всех кристаллиэующихся 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 кристаллизующего5 9396 ся полимера в органическом растворителе до температуры ниже температуры начала растворения полимера охлаждение проводят со скоростью 0.,1-25оC в 1 мин до температуры- на 5-60оС ниже 5 температуры начала растворения полимера, а при достижении температуры начала растворения полимера в раствор полимера вводят суспензию сферолитов того же полимера в том же растворите-1в ле в количестве 0,1-304 от веса полимера.

Il р и м е р 1. 9 вес,ч. нейлона-6 смешивают с 50 вес.ч. пропилового 15 спирта и 5 вес.ч. дистиллированной воды. Температура начала растворения нейлона в указанном растворителе 162оС

Полученную смесь для ускорения про" цесса растворения указанного полимера 2в нагревают до 175 С. После полного растворения полимера полученный раст" вор охлаждают до 147оС> т.е. на 15оC ниже температуры начала растворения нейлона-6 в указанном растворителе р5 .со скоростью 0,1оС в мин, причем при

160ОС в указанный раствор вводят сус пензию сферолитов в том же раствори" теле в количестве 103 (в пересчете на полимер). По достижении 147 С получен-з ную двухфазную смесь выдерживают

40 мин. Выкристаллизовавшиеся свободные морфологические структуры, имеющие Форму сферолитов, отделяют от растворителя на вакуум-фильтре. Сред3S ний размер полученных сферолитов равен 115-120 мкм.

Пример 2. 12 вес. ч. полиоксиметилена смешивают со 100 вес,ч. E. -капролантама (температура начала раство- „ рения полиоксиметилена в вышеуказанном растворителе 145oC) . Полученную смесь для ускорения процесса растворения укаэанного полимера нагревают до

166оС. После полного его растворения, о 45 полученный раствор охлаждают до 120 С, т.е. на 15 С ниже температуры начала растворения полимера в укаэанном раст" ворителем со скоростью 2,5оС в мин, причем при 143оС в указанный раствор вводят суспензию сферолитов в органическом растворителе (Е-капролактаме) в количестве 0,1 вес. (в пересчете на полимер). Полученную двухфазную . систему при 120оС выдерживают 40 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 143 С в раствор полиоксиметилена в органическом растворителе (Е-капролактаме) вводят суспензию сферолитов в том же растворителе в количестве 10 вес.Ф (в пересчете на полимер). Полученную двухфазную систему при 120оС выдерживают 10 мин. -..

Выкристаллизовавшиеся свободные морфо" логические структуры отделяют от ука- . занного растворителя на вакуум-фильт" ре. Микроскопические исследования полученной синтетической волокнистоймассы показывают, что свободные морфо- логические структуры имеют форму сферолитов со средним размером частиц

75-80 мкм.

Пример 4. Аналогично примеру 2, однако в раствор полимера в органическом растворителе вводят суспензию сферолитов в том же pacxsopeтеле в количестве 30 вес.Ф. Получают сферолиты со средним размером частиц

65-70 мкм.

Пример 5. 6.вес.ч. нейлона- смешивают с 50 вес.ч. пропилового спирта и 50 вес.ч. дистиллированной воды (температура начала растворения нейлона-6 в указанном растворителе

162oC) растворение ведут при 175оС после полного растворения полимера, раствор охлаждают до 161 С и вводят при этой температуре суспенэию сферолитов в том же растворителе в коли. честве 103 (в пересчете на полимер).

После этого раствор охлаждают со скоростью 0,1 С в мин до 102оС, после чего отделяют волокнистую массу. Средний размер сферолитов 120 мкм.

il р и м е р 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 охлаж" дают до 161оС и вводят суспензию сферолитов нейлона-6 в количестве 103 (в пересчете на;полимер), после чего раствор охлаждают со скоростью 0,1оС в мин до 157 С (т.е. íà 5оС нижеттемпературы начала растворения) и выдер" живают при этой температуре 120 мин.

Полученные сферолиты имеют средний размер 110 мкм, но волокно более разветвленное, чем в предыдущем примере.

Пример 7. 8,5 вес.ч. нейло" на-6 растворяют .в смеси 50 вес.ч. про7 9396 пилового спирта и 50 вес. ч. воды. Растворение ведут при 175 С раствор ох", лаждают до 161 С, после чего вводят суспензию сферолитов нейлона-6 в количестве 103 (в пересчете на полимер), после чего раствор охлаждают со скоростью 25 С в мин до 120оС (т.е. на

42ОС ниже температуры начала растворения полимера), выдерживают 20 мин и отделяют массу. Средний размер сфе- в ролитов !25 мкм, волокно мало разветвленное и тонкое.

ХаКим образом, изобретение позволяет получать большие по размеру свободные морфологические единицы и тем 1S самым улучшать вяжущие свойства синтетической волокнистой массы и способ" ствуют получению волокнистой массы узкого фракционного состава за более короткий промежуток времени. 20

Формула изобретения

Способ Получения синтетической во" 2S

Локнистой массы охлаждением раствора кристаллизующегося полимера в органи-., 06 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 0,1-25ОС

:Й мин на 5-60 С ниже температуры на чала растворения полимера, а после до", стижения температуры начала растворе" ния полимера в раствор полимера вводят сферолиты того же полимера в виде суспензии в том же растворителе в количестве 0,1-303 от веса полимера, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции М 1350455, кл. 0 21 Н, 1970.

2. Патент Великобритании и 1416894, кл. В 5 В, опублик. 1975.

3. Патент СССР h" 457231, кл. D 21 H 5/20, 1975.

4. Акцептованная заявка ФРГ

11 1660634, кл. 0 01 D 5/00, 1971.

5. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2636908/23-05, кл. D 01 F 6/00, 1978 (прототип).

Корректор М. Шароши

Подписное

Составитель И. Девнина

Редактор Н. Ковалева Техред N.Кастелевич

Заказ в950 Тираж 4о5

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1ДОЯ Иосквад Ж-Яд Раушская наб.д g. 4/g филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4