Способ получения раствора для формования полиоксадиазольного волокна

Способ получения раствора для формования полиоксадиазольного волокна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СОюз,СОЮ4тсыии

Сецналыстичвсына

Ресиублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 20.01. 81 (21) 3236216/23-05 151) М. Кп 3

D 01 F 13/04

D 01 F 6/74 с присоединением заявки № (23) ПриоритетГосударстаеииый комитет

СССР во делам изобретений и открытий

Опубликовано 1 1182, Бюллетень ¹42

Дата опубликования описания 15.11.82 (53) УДК 677. 494 (088.8) (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА ДЛЯ ФОРИОВАНИЯ

ПОЛИОКСАДИАЗОЛЛЬНОГО ВОЛОКНА

Изобретение относится к утилизации отходов производства, в частности нового термостойкого волокна "Оксалон", на основе полиарилен-1,3,4-оксадиазола, применяемого для получения на его основе различных изделий, предназначенных дяя длительной эксплуатации до температур 300-350оС (ткани для изготовления фильтров с целью фильтра- 10 ции горячих газов и др.) .

Известен способ получения раство-. ра дпя формования полиоксадиазольного волокна кислотной деструкцией .полимерщас отходов производства и поли.конДенсацией при 90-130©С в среде олеума. В Качестве полиоксадиазольново волокна используют волокно на ос овв сополимера, содержащего по

:5 5Ф оксадиаэапьных и метилгидра-. э иых фрагментов. Согласно способу отходы производства подвергают разложению в среде олеума, содержащего свободного серного ангидрида 5-60% при перемешиваиии. При этом температуру в реакционной среде повышают от 90 до 130©Д. в. течеыие времени, достаточного для получения высокомолекулярного сополимерного раствора.

Совместно с олеумом в зону реакции вводят гидразинсульфат 0,5-3% от .веса исходной сополимерной массы. Концентрация отходов сополиглера в олеумной среде 2-30 вес.Ъ (1).

Однако известный способ не применим для переработки отходов производства поли-п-фенилен-1,3,4-оксадиаэольного волокна ("Оксалон"), так как проведение процесса деструкции полифенилен-1,3,4-оксадиазолов в среде олеума уже при пониженных температурах (< 70 C) даже за сравнительно короткий промежуток времени (в среде олеума с содержанием свободного серного ангидрида 40-60 ) сопровождается дальнейшим самопроизвольным повышением температуры и стремительным увеличением молекулярной массы полиарилен-1,3,4-оксадиазола. Применение температур до 130 С для переработки полимера, волокон или отработанных иэделий на основе полиарилен-1,3,4оксадиаэолов еще больше ускоряет процесс полигетероциклизации и влечет за собой увеличение гетерогенности реакционной среды. Параллельно с процессом растворения исходной смеси (волокна, пленки высаженного полимера) происходит образование высокомолекулярного полимера в виде плотных комков, вследствие этого в значитель973677 ной степени ухудшается качество целевого продукта (повышение содержания гель-частиц), а также усложняет сл процесс гомогенизации и фильтрации.

Применение простого растворения отходов производства полиарилен-1,3,4 . 5 ксидиазолов (некондиционное волокно аправочная рвань, отработанная ткань и т,д.) в-.олеуме даже в случае получения низкоконцентрированных растворов является длительным процессом, 10 который всегда заканчивается образованием дымящих прядильных растворов, осложняющих процесс формования волокна.

Цель изббретения - получение термостойких волокон.

Цель достигается тем, что согласно способу получения раствора для формования полиоксадиазольного волокна кислотной деструкцией полимерных отходов производства и поликонденсацией при 90-130 С в среде олеума,. деструкцию отходов поли- и --фенилен1,3,4-оксадиазольного волокна прово-, дят 94-99%-ной серной ки д отой при весовом соотношении ее и отходов производства 1:3-3:1 до образования олигооксадиазола с удельной вязкостью

0,25-0,45.

Технологический процесс переработки отходов производства осуществляют следующим образом.

В реактор, снабженный мешалкой и рубашкой для подачи пара и хладагента, люком для загрузки мономерон заливают из меринка 94-. 99%-ную 35 серную кислоту. Через загрузочный люк в реактор загружают определенное количество некондиционного волокна (без предварительной отмывки от антистатиков) или смесь различных ни- 4Q дов отходов производства. Реактор без вращения мешалки обогревают через рубашки горячей водой или паром с одновременным поддавливанием реакционной смеси инертным газом или тех- 45 нологическим воздухом. При достижении заданной температуры (90-130 C) реакционную смесь выдерживают 1-2 ч и после этого включают вращение мешалки с целью гомогениэации полученной высококонцентрнрованной пасты в серной кислоте. Вращение мешалки продолжают еще 1-2 ч и через мерник в реактор вводят определенное колиство олеума с содержанием свободго SO> 20-65 вес. %. В результате акции поликоиденсации при 110-160 С повышается вязкость раствора, что постоянно контролируется ростом мощности (силы тока), расходуемой электродвигателем на вращение мешалки @ реактора по ваттметру (амперметру).

По достижении. необходимой вязкости подачу пара.в рубашку реактора прекращают и включают контур темпериро» вания для охлаждения реакционной 65 массы, При необходимости после охлаждения раствора начинают процесс разбавления исходной поликонденсационной массы. Готовый раствор насосом подают на фильтрацию и дегазацию.

После обеэвоэдушинания готовый раствор непосредственно можно применять для формовання термостойких пленок и волокон для изготовления фильтровальных тканей технического назначения. Полученные волокна по описанно-му способу имеют удовлетворительные физико-механические показатели и высокую .термостойкость после длительной температурной экспозиции (при 350О С в течение 25 ч волокно сохраняет 70100% от исходной прочности).

Пример 1. В реактор емкостью

360 л, снабженный мешалкой и люком, а также штуцером для загрузки исходной смеси некондиционного волокна, серной кислоты и олеума, дозируют концентрированную серную кислоту (ГОСТ 2184-67 марки А, улучшенная) с концентрацией 94% н количестве 40 л (75,2 кг). Далее при отключенной ме-; шалке через люк загружают отходы производства н виде бракованного волокна на осноне поли-и -фенилен-1,3,4оксадиаэола или смеси кислых отходон в виде высаженных пленок в количестве 25 кг (несоное соотношение серная кислотаг отходы производства 3:1).

В рубашку реактора подают пар и температуру н реакционной зоне поднимают до 90 С (при выключенной мешалке) с одновременным подданливанием н ниде воздушной подушки технологическим воздухом или азотом на реакционную смесь. После проведения процесса гидролитической деструкции н течение

2 ч при 90, полученный продукт характеризуется удельной вязкостью 0,3 (вязкость 0,5%-ного раствора полимера н 95%-ной серной кислоте при 20 С).

После проведения процесса деструкции н зону реакции через штуцер. из мерника дозируют 140 л олеума (267,4 кг) с содержанием свободного серного ангидрида 24% (олеум технический марки

A ГОСТ 5556-70). Далее температуру реакционной смеси поднимают до 125ОС и включают нращение мешалки. Процесс поликонденсации заканчивают по достижении на шкале наттметра требуемой мощности. Полученный нторичный полимер имеет уд 2,15 °

После разбавления серной кислотой и гомогениэации реакционного раствора его можно применить для непосредственного формования по мокрому спо<собу в 52%-ную серную кислоту.

Полученные волокна имеют темнокоричневую окраску и после прогрева при 350ОС в течение 25 ч сохраняют

70% от исходной прочности.

Пример 2. Сернокислотный ,раствор получают по примеру 1 с той

973677

Формула изобретения

Составитель H. Девкина

Редактор И. Митровка ТехредЛ.Пекарь Корректор N. лароши

Заказ 8624/32 Тираж 465 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 разницей, что в качестве исходного

;сырья применяют смесь некондиционного полиоксадиаэольного волокна без предварительной отмывки от антистатиков ,в виде смеси модифицированного поли п -фенилен-1,3,4-оксадиаэола бромом 5 и немодифицированного поли- и -фенилен-1,,3,4-оксадиаэола. Содержание брома в бромированном компоненте смеси 4,5%; весовое соотношение серная кислота : отходы производства 1:1. 10

В реактор дозируют 50 кг 96%-ную сер nyn кислоту и загружают 50 кг некон диционного волокна "Оксалон" (полиоксадиазольное волокно) различного хи- мического строения. 15

После проведения процесса деструкции при 130 С в течение 1,5 ч кристаллосольватный полиарилен-1,3,4оксадиазол имеет удельную вязкость

0,25. После проведения дальнейшей полигетероциклизации путел введения в зону реакции олеума с содержанием свободного серного ангидрида 26% в количестве 30 кг и выдержки при

150 в течение одного часа реакционный раствор охлаждают до 90 и разбавляют до 5,8%-ного содержания в нем полимера серной кислотой с концентрацией 94%.

Волокна, сформованные на основе полученного полимерного раствора, имеют прочность 45,6 гс/текс и обладают высокой термостойкостью: после двадцатипятичасовой экспозиции при 350ОC прочность сохраняется на

87%.

Пример 3. Условия аналогичны примеру 1. В реактор дозируют

15 кг 99%-ной серной кислоты и далее загружают 45 кг отходы производства волокна "Оксалон" (весовое соотношение 1:3). После проведения процесса деструкции при 110 C и дальнейшей полигетероциклиэации путем введения в зону кристаллосольватного олигооксадиаэола (c удель- 45 ной вязкостью 0,45) олеума (с содержанием свободного серного ангидрида

24%) в количестве 80 кг и выдержки полученной реакционной смеси при

150 в течение одного часа реакцион- $Q ный раствор охлаждают до 90 С и раэбавляют концентрированной серной кислотой до требуемой концеитрации в нем полимера.

Волокна, сформованные на основе прядильного сернокислотного раствора вторичного полимера, имеют прочность

50 гс/текс и обладают высокой термо стойкостью: после экспозиции в течение 25-и ч при 350 С они сохраняют

90% прочности.

Пример 4 (контрольный). Условия аналогичны примеру 1. Вместо

40 л концентрированной серной кислоты (94-99%) дозируют 40 л олеума с содержанием свободного серного ангидрида 24%. После нагревания при 100 С в течение двух часов образуется хрящеподобная вязкая масса, дальнейшее использование которой для . получения волокна невозможно.

Таким образом, в результате применения изобретения полученный вторичный целевой волокнистый материал на основе поли-и -фенилен-1,3,4-оксадиазола обладает высокими термическими показателями и вполне может быть применим для изготовления на его основе различных изделий, предназначенных для фильтрации горячих газов.

Способ получения раствора для формования полиоксадиаэольного волокна кислотной деструкцией полимерных отходов производства и поликоиденсацией при 90-130 С в среде олеума, отличающийся тем, что, с целью получения термостойких волокон, деструкцию отходов поли- п -фе" нилен-1,3,4-оксадиазольного волокна проводят 94-99%-ной серной кислотой при весовом соотношении ее и отходов производства 173-Зг1 до образования олигооксадиаэола с удельной вязкостью

0,25-0,45.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CLiiA 9 4118358, кл. 260«30.8, опублик. 1978 (прототип) .