|
|
|
Главная --> Справочник терминов Производстве высокопрочных Растительные волокна состоят из целлюлозы с некоторым количеством примесей, характер которых зависит ст вида волокна. Хлопковое волокно, несмотря на ряд недостатков (подвержено гниению, недостаточно прочное), имеет широкое применение в производстве технических тканей. В настоящее время разрабатываются различные способы облагораживания хлопкового волокна, например поверхностная этерификация целлюлозы волокна. В результате такой обработки повышается его теплостойкость, устойчивость к гниению и действию кислот. Резолы получают конденсацией фенола с формальдегидом в щелочной среде, как правило, при избытке формальдегида. Так, в производстве технических резолов мольное соотношение формальдегида и фенола обычно составляет (1,0—3,0): 1. Резолы представляют собой термореактивные низкомолекулярные смолы, состоящие в основном из моно- и полиядерных гидроксиметилфенолов (ГМФ), которые стабильны при комнатной температуре, но под действием тепла и (или) кислот превращаются в сшитый, нерастворимый и неплавкий полимер (резит). Главным недостатком резолов является их ограниченная стабильность при хранении. Horo значения, поскольку эти волокна не вытягивают при максимально возможных кратностях вытяжки. Это более важно при производстве технических нитей, от которых в первую очередь требуется высокая прочность. Если прочность 550—600 мН/текс при оптимальной (с точки зрения стабильности процесса вытягивания) кратности вытяжки достигается при любой величине двойного лучепреломления невытянутого волокна, то прочность 700— 750 мН/текс достигается при более высокой степени предориентации. Было показано [76], что равнопрочные волокна, имевшие большую предварительную ориентацию, получаются при более низких кратностях вытяжки (рис. 5.29); при этом кратности могут и не быть предельными. Зависимость разрывного удлинения от предварительной ориентации и кратности вытяжки имеет более сложный характер, поскольку даже небольшая разница в молекулярной массе оказывает влияние на эластичность волокна. Но общим является то, что волокна с близкими значениями удлинений имеют большую прочность, если они получены из волокна с более высокой степенью предориентации (рис. 5.30). При производстве технических нитей применяемых главным образом в промыт .ленности РТИ, технологический процсо включает только две первые операции. Вытяжку технической нити осуществляют па крутильно-вытяж ных машинах тяжелого типа (52-3, 8\\'-7, 57-16 фирмы «Вармаг* НДТ-2 и НДТ-3 фирмы «Добсон Барлоу», КВ2-250-Л и др.) имеющих обычно 80—100 рабочих мест с расстоянием между ним] 200 -250 мм. Бобины с невытянутой питью устанавливают в не сколько рядов наверху машины (в пшулярнике) *. Каждая пип пройдя систему питающих нытяжных дисков и нагревательны: Все эти принципы выделения компонентов в чистом виде используются в химическом анализе древесины прямыми методами, а некоторые из них также и в промышленных способах делигнификации. В производстве технических целлюлоз используют сульфитные и щелочные способы делигнификации растительного сырья (так называемая варка целлюлозы), а также делигнификацию действием окислителей для отбелки технических целлюлоз и в окислительных способах варки целлюлозы, что будет рассматриваться в соответствующих разделах (см. главу 13). При производстве технических нитей, применяемых главным образом в промышленности РТИ, технологический процесс включает только две первые операции. Вытяжку технической нити осуществляют на крутильно-вытяж-ных машинах тяжелого типа (SZ-3, SW-7, SZ-16 фирмы «Бармаг», НДТ-2 и НДТ-3 фирмы «Добсон Барлоу», КВ2-250-Л и др.), имеющих обычно 80—100 рабочих мест с расстоянием между ними 200—250 мм. Бобины с невытянутой нитью устанавливают в несколько рядов наверху машины (в шпулярнике)*. Каждая нить, пройдя систему питающих вытяжных дисков и нагревательных При производстве технических нитей, применяемых главным образом в промышленности РТИ, технологический процесс включает только две первые операции. Вытяжку технической нити осуществляют на крутильно-вытяж-ных машинах тяжелого типа (SZ-3, SW-7, SZ-16 фирмы «Бармаг», НДТ-2 и НДТ-3 фирмы «Добсон Барлоу», КВ2-250-Л и др.), имеющих обычно 80—100 рабочих мест с расстоянием между ними 200—250 мм. Бобины с невытянутой нитью устанавливают в несколько рядов наверху машины (в шпулярнике) *. Каждая нить, пройдя систему питающих вытяжных дисков и нагревательных Машины типа Нельсон, например агрегаты КВКГ-36, хотя и получили значительное распространение при производстве технических нитей, однако обладают ограниченным возможностями для реализации современных технологических схем, в которых учтены водооборот и улавливание вредных газов. Техническое значение имеют сополимеры простых виниловых эфиров с производными малеиновой и акриловой кислот, винил-хлоридом, винилацетатом, хлористым винилиденом и др. Сополи-меризация протекает по радикальному механизму в присутствии перекисей и обычно проводится в эмульсии. Введение остатков виниловых 'эфиров в макромолекулу, являясь своего рода «внутренней пластификацией», делает полимеры эластичными и гибкими. В частности, сополимеры простых виниловых эфиров с производными акриловой кислоты (эфиры, нитрил) имеют каучуко-подобный характер JH^ применяются для производства искусственной кожи, отделки тканей и в производстве технических резин. Техническое значение имеют сополимеры простых виниловых эфиров с производными малеиновой и акриловой кислот, винил-хлоридом, винилацетатом, хлористым винилиденом и др. Сополи-меризация протекает по радикальному механизму в присутствии перекисей и обычно проводится в эмульсии. Введение остатков виниловых'эфиров в макромолекулу, являясь своего рода «внутренней пластификацией», делает полимеры эластичными и гибкими. В частности, сополимеры простых виниловых эфиров с производными акриловой кислоты (эфиры, нитрил) имеют каучуко-подобный характер JH^применяются для производства искусственной кожи, отделки тканей и в производстве технических резин. Укономия от замены натуральных волокон химическими в производстве технических изделий в промышленности СССР в расчете на 1970 г. составит: более двух миллиардов рублей на капитальных вложениях; около 525 млн. руб. на издержках производства; трудовые затраты уменьшатся на 52 млн. человеко-дней. Углерод, получаемый на катализаторе в виде нитей, образуется на металлах подгруппы железа при 900—1000 °С [11]. Технологические возможности производства и практического использования пироуглёрода, а тем более углеродных нитей, не выяснены. В настоящее время созданию различных форм углерода, особенно углеродных волокон, уделяется большое внимание. Углеродные волокна получают пиролизом волокон полимеров. Они отличаются высокой прочностью, малой теплопроводностью и используются для тепловой защиты спутников, в производстве высокопрочных армированных пластических масс и для других целей. Технический углерод используется в полиграфической и лакокрасочной промышленности в качестве черного пигмента при составлении рецептуры красок [16, 28, 29], в производстве высокопрочных композитных материалов [10, 90, 139], при получении фасонных изделий, обладающих высокой механической прочностью и газонепроницаемостью [12]. Применение промежуточного бака 17 позволяет создать второй циркуляционный контур щелочи, в котором концентрация геми-целлюлоз, по данным Кириллова на 4 г/л выше, чем в рабочем растворе. Это позволяет повысить эффективность работы диализаторов. Поэтому на диализ отбирают избыток щелочи из промежуточного бака 17. Количество отбираемой щелочи на диализ зависит от заданного содержания гемицеллюлоз в отжатой щелочной целлюлозе и исходной целлюлозе. В зависимости от соотношения указанных величин устанавливают ту или иную концентрацию гемицеллюлоз в рабочей щелочи. Без применения диализа при переработке облагороженной сульфатной целлюлозы с содержанием сс-целлюлозы, равным 96%, в производстве высокопрочных волокон в рабочей щелочи устанавливается равновесная концентрация гемицеллюлоз 18—20 г/л; при переработке сульфатной целлюлозы с содержанием сс-целлюлозы 91—93% при выпуске обычной продукции равновесная концентрация гемицеллюлоз воз- растает до 30—35 г/л. Эти величины велики. Повышенное содержание гемицеллюлоз ведет не "только к ухудшению качества волокон, но также к значительным технологическим затруднениям. Введение замкнутых водооборотных циклов при формовании и отделке волокна влечет за собой накопление гемицеллюлоз в оса-гтительной и пластификационной ваннах, откуда ее удаление, учи-гвая агрессивность среды, крайне затруднено. Содержание геми-:ллюлоз в рабочей щелочи при производстве высокопрочных во-жон целесообразно выдерживать на уровне 10—12 г/л, обычных •локон — на уровне 20—22 г/л. Ряд соединений, содержащихся в вискозе, взаимодействует с ?п-ионами( концентрация которых в осадительной ванне особенно велика при производстве высокопрочных волокон. Особое зна-1ение имеет реакция образования ксантогената цинка, с которой :вязывают механизм формования высокопрочных и высокомодульных волокон. Предполагается, что вследствие образования более стойкого к разложению ксантогената цинка повышается способность свежесформованной нити к ориентационной вытяжке, либо 13-за образования поперечных Zn-ксантогенатных связей изменялся механизм коагуляции вискозы, что приводит к возникновению зптимальной структуры волокон. Более детально этот вопрос бу-5ет проанализирован в разделе 7.4, здесь же ограничимся рас- Добавка хинизарина в качестве понижающего вязкость агента позволяет уменьшить давление на фильтре в производстве высокопрочных полиамидных волокон для шинных кордов и ремней [300]. Ализарин, хинализарин, антрахинон-2-сульфонат натрия и некоторые другие антрахиноны нашли применение как кристаллизующие агенты при получении поли(1-бутена) [301]. Антрахинон использован в качестве удаляющего радикалы агента в составе биодеградирующей нелетучей низкозамерзающей жидкости для электрических устройств -силовых конденсаторов, трансформаторов и др. [302]. Релаксационные явления играют очень существенную роль при производстве высокопрочных волокон, пленок и других ориентированных полимерных изделий *. С одной стороны, время релаксации должно быть небольшим, так как только в этом случае обеспечиваются достаточно быстрые выпрямления и ориентация макромолекул без разрушения образца. С другой стороны, ориентированные высокомолекулярные тела являются термодинамически неравновесными системами, стремящимися к самопроизвольной дезориентации, поэтому для сообщения полимеру устойчивой упорядоченной структуры необходимо большое время релаксации. Релаксационные явления играют очень существенную роль при производстве высокопрочных волокон, пленок и других ориентированных полимерных изделий *. С одной стороны, время релаксации должно быть небольшим, так как только в этом случае обеспечиваются достаточно быстрые выпрямления и ориентация макромолекул без разрушения образца. С другой стороны, ориентированные высокомолекулярные тела являются термодинамически неравновесными системами, стремящимися к самопроизвольной дезориентации, поэтому для сообщения полимеру устойчивой упорядоченной структуры необходимо большое время релаксации. Некоторые свойства органоволокон, используемых в производстве высокопрочных волокнистых композитов. Вследствие жесткости макромолекул целлюлозы и больших энергий межмолекулярного взаимодействия растворы вискозы отличаются исключительно высокой вязкостью, что затрудняет их переработку. Особенно резкое возрастание вязкости при увеличении концентрации должно наблюдаться для целлюлоз с высокой степенью полимеризации. Данные, приведенные выше, относились к целлюлозе со степенью полимеризации, равной 250—350. Для целлюлоз, применяемых в настоящее время в производстве высокопрочных волокон,характерна степень полимеризации в пределах 400—600; при этом вязкость 7%-го раствора составляет около 100 пз. Соответственно вязкость 10%-ного раствора будет более 1000 пз, а 15%-го — более 30000 пз. Это осложняет переработку высококонцентрированных вискоз и вискоз нз целлюлозы с повышенной степенью полимеризации. 4. Из полученных данных о различном направлении изменения плотности упаковки полимера при его ориентации следует, что при производстве высокопрочных волокон, помимо учета степени ориентации, необходимо иметь в виду изменение плотности упаковки при ориентации и: последующей терморелаксации.  Происходит повидимому Происходит приблизительно Происходит распределение Происходит растворение Происходит разложение Происходит региоселективно Происходит синхронно |
- |
Навигация