Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА

ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА (акриловые волокна, нитрон, акрилан, аиилана, вольприла, воннел, долан, дралон, зефран, кашмилон, куртель, орлон, торей-лон, экслан и др.), синтетич. волокна, получаемые из поли-акрилонитрила и сополимеров, содержащих более 85% по массе акрилонитрила. Иногда к полиакрилонитрильным волокнам относят и модакрило-вые волокна. Полиакрилонитрильные волокна текстильного назначения производят, как правило, из тройных сополимеров: акрилонитрил, сомоно-мер (6-12%), повышающий р-римость сополимера, эластичность и усадочность волокна (метилакрилат, метилметакрилат, винилацетат и др.), и сомономер (1-3%), придающий волокну сродство к определенной группе красителей (напр., аллилсульфонат и итаконовая к-та-к катионным красителям, винилпиридин - к кислотным). Полиакрилонитрильные волокна техн. назначения производят в осн. из двойных сополимеров (содержание акрилонитрила > 90%) или гомополимера.

Выпускают гл. обр. штапельные (резаные) полиакрилонитрильные волокна или жгут. Нити составляют менее 1% от произ-ва всех полиакрилонитрильных волокон.

Получение. В пром-сти полиакрилонитрильные волокна формуют из р-ров по сухому или мокрому способу (см. Формование химических волокон). В качестве р-рителей в обоих способах формования используют ДМФА, для мокрого способа - также диметил-ацетамид, ДМСО и водные р-ры этиленкарбоната (85%-ный), тиоцианата Na (51,5%-ный), ZnCl2 (60%-ный), HNO3 (65-70%-ные). Р-ры получают либо растворением продуктов гетерог. полимеризации, либо в результате гомог. полимеризации акрилонитрила и сомономеров в р-ре (см. Поли-акрилонитрил). Р-ры фильтруют и дегазируют. При произ-ве полиакрилонитрильных волокон, предназначенных для получения углеродных волокон, р-ры подвергают тонкой фильтрации с целью очистки от мех. примесей размером более 0,5 мкм.

При формовании полиакрилонитрильных волоконо сухому способу используют р-ры с концентрацией полимера 20-35% по массе. Нагретые до 100-1300C р-ры продавливают через отверстия фильеры в воздушную шахту прядильной машины, где образуются волокна в результате испарения р-рителя из струек р-ра. В шахте поддерживается т-ра 200-2800C. Полностью удалить р-ритель из полиакрилонитрильных волокон в шахте не удается, и выходящие из нее волокна могут содержать до 12% по массе ДМФА. Их подвергают ориентац. вытягиванию в 5-8 раз и принимают на шпули или в контейнеры со скоростью 200-600 м/мин. Дальнейшая отделка полиакрилонитрильных волокон проводится при меньших скоростях (до 150 м/мин) на др. машинах.

Отделочные операции включают отмывку от р-рителя, сушку, тепловые обработки для регулирования и фиксации усадочности, заключающиеся в кратковрем. прогреве волокна при т-рах выше т-ры стеклования с регулируемым натяжением (или усадкой), а также обработку ПАВ для регулирования фрикц. св-в, уменьшения жесткости и электризуе-мости волокон.

При произ-ве штапельного полиакрилонитрильного волокна нити со шпуль или из контейнеров объединяют в жгуты, линейная плотность к-рых составляет 50-120 ктекс. Дальнейшие обработки жгутов проводятся непрерывно на линиях, включающих последовательно расположенные машины и аппараты. Отделанные жгуты гофрируют для придания волокнам извитости, необходимой при текстильной переработке, укладывают в товарный контейнер (жгут) или режут на отрезки (шта-пельки) определенной длины (резаное волокно) и упаковывают.

При мокром способе формования полиакрилонитрильных волокон используют р-ры с концентрацией полимера 10-25% по массе. Р-р продавливают в виде струек через отверстия фильеры в осадительную ванну, представляющую смесь р-рителя с осадителем полимера (как правило, с водой). В результате диффузионного массообмена между струйками р-ра и осадительной ванной происходит изменение состава р-ра, приводящее к осаждению полимера в виде гель-волокон. Сформованные волокна подвергают ориентац. вытягиванию и тем же обработкам, что и полиакрилонитрильные волокна, полученные по сухому способу.

Скорости формования (выхода из осадительной ванны) полиакрилонитрильные волокна по мокрому способу значительно ниже, чем по сухому способу, и составляют 5-20 м/мин. Поэтому произ-во полиакрилонитрильных волокон по мокрому способу осуществляется непрерывно на линиях, включающих весь набор машин и аппаратов, необходимых для формования и отделки полиакрилонитрильных волокон, т. е. от прядильной машины до гофрировочных и резательных. Скорость выпуска готового волокна с линий составляет 40-120 м/мин.

Специфич. особенность свежесформованных полиакрилонитрильных волокон, полученных по мокрому способу,-большая пористость (50-60% объема) и развитая внутр. пов-сть гель-волокон. Это создает возможность быстрого (в течение секунд) и равномерного крашения (т. наз. крашениягеле"-см. Крашение волокон), отбеливания, введения внутрь волокна разл. модификаторов или др. добавок, напр. солей металлов для повышения электропроводности. В результате послед. сушки и удаления влаги поры закрываются (смыкаются стенки) и таким образом происходит фиксация введенного красителя, отбеливателя или др. модификаторов. Красители, матирующие агенты и отбеливатели можно также вводить и в прядильный р-р (крашение в массе) как при мокром, так и при сухом формовании. Обычно этот способ крашения используют для получения наиб. темных окрасок. Для крашения полиакрилонитрильных волокон, формуемых по мокрому способу, в темные тона все большее применение находит комбинир. крашение, при к-ром сочетается крашение в массе сравнительно дешевым пигментом (напр., техн. углеродом) для создания фона и окончат. крашение в гелеобразном состоянии со значительно меньшим расходом красителя. Наиб. широко для крашения полиакрилонитрильных волокон и изделий из них используют катионные красители.

Технико-экономич. показатели произ-в лучше при выработке штапельных полиакрилонитрильных волоконпо мокрому способу формования. По этой причине и поскольку полиакрилонитрильные волокна выпускают гл. обр. в виде жгутов и резаных волокон, доля полиакрилонитрильных волокон, получаемых по сухому способу формования, составляет менее 20%. Кроме того, достоинства мокрого способа - возможность крашения и модификации волокон "в геле".

Разнообразие вариантов способов получения, широкие возможности изменения составов сополимеров и физ. модификации определяют чрезвычайно большой ассортимент полиакрилонитрильных волокон (ок. 250 торговых марок).

Свойства. Линейная плотн. 0,11-2,5 текс. Для полиакрилонитрильных волокон текстильного назначения: прочность 25-34 сН/текс, относит. удлинение 25-40%, модуль деформации при растяжении 3-5 ГПа. Для полиакрилонитрильных волокон техн. назначения; прочность 40-70 сН/текс, относит. удлинение 10-25%, модуль деформации при растяжении 5-15 ГПа. Прочность полиакрилонитрильных волокон в мокром состоянии на 15-20% ниже прочности сухого волокна. Усадка полиакрилонитрильных волокон в кипящей воде обычно ниже 5%, хотя выпускаются модификации полиакрилонитрильных волокон с усадкой до 25%, предназначенные для получения, напр., объемной пряжи. Полиакрилонитрильные волокна термостойки до 150-1600C, обладают высокой свето- и атмосферостойкостью, устойчивы к действию микроорганизмов, а также к-т и щелочей умеренной концентрации, многих орг. р-рителей, в т.ч. применяемых в хим. чистке (CCl4, бензин, ацетон, трихлор- и тетрахлорэтилен и др.). Разрушаются в феноле, м-крезоле, формалине.

Применение. Большую часть полиакрилонитрильных волокон используют в чистом виде или смесях с шерстью для изготовления верх. трикотажа. При этом существенно, что деформационные (кривая нагрузка - удлинение) и теплозащитные св-ва полиакрилонитрильных волокон в большей степени, чем у др. хим. волокон, близки к шерсти. Кроме того, полиакрилонитрильные волокна применяют при произ-ве искусств. меха и ковров, а в смесях с шерстью - одежных и драпировочных тканей. В технике ткани из полиакрилонитрильных волокон используют для фильтрации горячих (до 150 0C) газов. В значительном и быстро увеличивающемся объеме полиакрилонитрильных волокон техн. назначения применяют в качестве армирующих добавок при получении спец. бетонов, взамен асбеста при изготовлении волокнистоцементных кровельных плит, труб и т.п. материалов. Быстро развивается произ-во полиакрилонитрильных волокон, предназначенных для переработки в разл. виды углеродных волокон.

Мировое произ-во полиакрилонитрильных волокон 2,1-2,2 млн. т/год (1985), в т. ч. в Зап. Европе ок. 800 тыс. т/год, в США 300 тыс. т/год, Японии 350 тыс. т/год, в СССР 96,9 тыс. т/год (1986).

Пром. произ-во полиакрилонитрильных волокон впервые освоено в США (по сухому способу) в 1946.

Лит.: Пакшвер Э. А., в кн.: Карбоцепные синтетические волокна, под ред. К. E. Перепелкина, M., 1973; Энциклопедия полимеров, т. 2, M., 1974, с. 702-10; Циперман В. Л., Нестерова Л. П., Полиакрилонитрильные волокна (типы, свойства, области применения, производители), M., 1984 (Обзорная информация НИИТЭХИМ. Сер. Синтетические волокна). В. Д. Фихман.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн