новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
тендеры / аналитика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы

расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты / книги
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас

реклама на сайте
контакты
Магазин химических реактивов
поиск
   

главная > справочник > химическая энциклопедия:

Вискозные волокна


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Вискозные волокна (от лат. viscosus - клейкий, вязкий), искусственные волокна, формуемые из вискозы - концентрированного раствора Na-соли ксантогената целлюлозы в разбавленом растворе NaOH.

Получение вискозы. Исходное сырье для ее производства — древесная целлюлоза, содержащая 95-99% высокомолекулярной волокнообразующей фракции со степенью полимеризации 800-1100. Основные стадии процесса: получение щелочной целлюлозы, синтез ксантогената, его растворение. подготовка вискозы к формованию.

Первая стадия процесса включает: 1) обработку целлюлозы 18-20%-ным водным раствором NaOH (мерсеризация) в течение 5-15 мин при 45-60 °С и жидкостном модуле (отношение объема раствора NaOH к массе целлюлозы) в пределах 14-40; в результате мерсеризации создаются условия, при которых получают растворимый ксантогенат; 2) удаление из образовавшейся суспензии (пульпы) избытка раствора NaOH на отжимном прессе; при этом получают продукт, содержащий 30-32% целлюлозы и 16-17,5% NaOH; 3) измельчение щелочной целлюлозы; 4) окислит. деструкция (предсозревание) щелочной целлюлозы под действием О2 воздуха до степени полимеризации 400-600. Производительность установок 25-50 т/сут.

Ксантогенат образуется из щелочной целлюлозы в результате реакции:

(х = 0,45-0,65). Кол-во CS2 составляет 28-50% от массы целлюлозы; до 30% CS2 расходуется на побочные процессы, которые могут быть выражены суммарным уравнением:

При взаимодействии Na2CS3 с NaOH и О2 воздуха образуется сложная смесь сернистых соединений Na (сульфид, полисульфид, сульфит, тиосульфат и др.).

Из-за токсичности и взрывоопасности CS2 Процесс осуществляют в герметичных аппаратах (ксантогенаторах) емкостью около 30 м3 при разрежении и в среде N2. Продолжительность реакции 60-90 мин, ее начальная температура 22-26°С, конечная - 28-35 °С.

Технический ксантогенат ЦЕЛЛЮЛОЗЫ - комкообразная оранжевая масса. Для его растворения в ксантогенатор добавляют разбавленный раствор щелочи. образующуюся пульпу пропускают через диспергирующие устройства и выгружают в аппарат с вертикальной мешалкой (так называемый растворитель). Продолжительность растворения (обычно 2-2,5 ч при 12-20°С) и качество вискозы зависят от степени измельчения частиц ксантогената (их размер не должен превышать 3 мм).

Получаемая в результате растворения ксантогената вискоза – оранжевая прозрачная жидкость с вязкостью 4-30 Па*с. Ее состав (% по массе): целлюлозы-6-10, NaOH-5-7, сернистые соединений - 3,5-4, вода - 80-85. Вискоза содержит, кроме того, 0,01-0,02% дисперсных примесей, попадающих в раствор из сырья, а также диспергированный и растворенный воздух (соотв. 10-15 и 0,8-1,0% по объему). Воздух удаляют до его остаточного содержания 0,15-0,3%, примеси отфильтровывают.

УСЛОВИЯ ФОРМОВАНИЯ И СВОЙСТВА ВИСКОЗНЫХ ВОЛОКОН

При подготовке вискозы к формованию происходят изменения ее химического состава (созревание): в макромолекуле целлюлозы более равномерно распределяются ксантогенатные группы (это обусловливает снижение вязкости вискозы на 10-15%), уменьшаются степень замещения целлюлозы и количество свободных NaOH и CS2, увеличивается содержание побочных сернистых соединений, снижается устойчивость к коагуляции и др.

Формование волокон. Вискозные волокна формуют по мокрому способу через фильеры с диаметром отверстий 40-100 мкм. Осадительная ванна - водный раствор, содержащий H2SO4, ZnSO4 и Na2SO4 (см. табл.). При формовании штапельного волокна число отверстий в фильере составляет 10000-120000, текстильных и технических нитей - соответственно 12-100 и 720-2200. Струи, выходящие из фильеры, осаждаются (коагулируют) вследствие нейтрализации щелочи, образования цинк - ксантогенатных связей и десольватирующего действия электролитов, особенно Na2SO4. Введение в вискозу и (или) в осадительную ванну модификаторов, например полиэтиленоксида, способствует получению волокон однородной структуры (в поперечном срезе волокон, полученных без модификатора, могут быть выделены оболочка и ядро). Свежесформованные вискозные волокна представляют собой гель гидратцеллюлозы, содержащий до 80% воды.

Штапельное волокно формуют на агрегатах непрерывного действия производительностью 25-60 т/сут. Жгуты нитей, выходящие из осадительной ванны, принимают на прядильные диски, откуда их собирают в общий жгут, имеющий форму ленты. Жгут, пропущенный через водную пластификационную ванну с температурой 95 °С, содержащую 1-2% H2SO4 и до 1,5% ZnSO4, принимают на вытяжные вальцы. При этом окончательно разлагается ксантогенат (так называемое довосстановление целлюлозы), отгоняется CS2, происходят ориентационная вытяжка и термофиксация волокна. Заключительные операции: резка жгутов на отрезки (штапельки) длиной 36-80 мм, обработка волокон острым паром, промывка водой, удаление серы действием разбавленного раствора NaOH, отбеливание при помощи NaCIO или Н2О2, авиважная обработка, рыхление, сушка, упаковка.

Текстильные нити получают на машинах периодического действия. Нить, сформованную и вытянутую между прядильными дисками, принимают на центрифугу, вращающуюся с частотой 8000 с-1. В корзине (кружке) центрифуги образуется "кулич" массой 0,8-1,2 кг. "Куличи" собирают в пакеты, промывают, отделывают, сушат и перематывают на бобины массой 2-3 кг, которые направляют потребителю.

Техн. нити, не требующие полного цикла отделки, изготовляют обычно на вертикальных или горизонтальных машинах непрерывного действия. При использовании машин первого типа довосстановление, промывку, авиважную обработку и сушку осуществляют на парных вращающихся роликах с непараллельным расположением осей, что обусловливает спиральное движение нити. В случае применения горизонтальных машин нити обрабатывают в 3-5 последовательно установленных желобах и сушат на барабанах.

Свойства волокон. Вискозные волокна гигроскопичны, устойчивы к большинству органических растворителей, растворим в ДМСО в присутствии формальдегида, в ДМФА - в присутствии N2O4, в четвертичных аммониевых основаниях и др. Они разрушаются в концентрированных минеральных кислотах, растворах щелочей, окислителях, под воздействием аэробных и анаэробных бактерий, грибков, термитов, но не подвержены действию моли. При нагревании (180-200 °С) и действии УФ-лучей вискозные волокна деструктируются, при 180°С легко загораются. Окрашивают вискозные волокна обычно в массе (кубозолями, органическими пигментами и др.

Недостатки вискозных волокон, ограничивающие применение штапельного волокна в смеси с хлопком: сравнительно низкая прочность, значительная ее потеря в мокром состоянии (до 55%), большая усадка тканей (до 16%). Этих недостатков лишены штапельные вискозные волокна хлопкоподобного типа - высокомодульное и полинозное.

Высокомодульное волокно (сиблон, аврал, винцел, ленцинг-333) по прочности превосходит обычное штапельное в 1,6 раза, в мокром состоянии - в 2 раза (по модулю упругости - в 2,5-3 раза), устойчиво к действию щелочей и окислителей. Такое улучшение свойств достигается благодаря применению высококачественного сырья, увеличению кол-ва CS2 при ксантогенировании, применению модификаторов, использованию вискозы с меньшим содержанием ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, снижению скорости формования, увеличению содержания ZnSO4 в осадительной ванне и большей вытяжке сформованных волокон.

Полинозное волокно, которое по прочностным и усталостным характеристикам еще ближе к хлопку, чем высокомодульное, обладает большей хрупкостью. Технология его производства сложнее, чем обычного штапельного и высокомодульного, так как связана с переработкой высоковязкой вискозы и применением больших количеств CS2.

Для получения тканей с улучшенными свойствами (например, драпируемостью, накрашиваемостью) штапельным волокнам иногда придают извитость или пористость. Первая достигается вытяжкой и последующей усадкой волокон с несимметричным поперечным сечением, вторая - введением в вискозу 3-5% Na2CO3, который разлагается при нейтрализации с выделением СО2, служащего порообразователем. Гигроскопичность волокон может быть улучшена их карбоксилированием, оксиэтилированием, прививкой акриловой кислоты.

Применение волокон. Обычное штапельное вискозное волокно добавляют к синтетическим волокнам для улучшения санитарно-гигиенических свойств изделий, к хлопку (до 10%) – для снижения обрывности нитей при прядении. В чистом виде его используют в производстве штапельных тканей, медицинской ваты (в последнем случае волокно подвергают более тщательной отделке и обязательному отбеливанию). Из смеси хлопка с 33-50% высокомодульного волокна вырабатывают ткани и трикотаж, сохраняющие свойства хлопковых, но превосходящие их по накрашиваемости, из смеси тонковолокнистого хлопка с полинозным волокном - бельевые и сорочечные ткани, трикотаж.

Производство вискозных нитей непрерывно сокращается. Текстильные нити, используемые для изготовления трикотажного нижнего белья, подкладочных тканей, заменяют полиэфирными, технические нити (главным образом кордные для шин) - полиамидными и другими синтетическими, превосходящими вискозные по прочностным и усталостным свойствам.

Мировое производство вискозных волокон около 3,2 млн. т/год (1985).

Технологический процесс получения вискозных волокон связан с применением больших количеств CS2 и ZnSO4 (соотв. 120-400 и 20-120 кг на 1 т волокна). Это обусловливает сильную загазованность и загрязнение окружающей среды. Несмотря на то, что на современных предприятиях осуществлен ряд мер по улавливанию выделяющихся газов, регенерации CS2 (до 70% от расходуемого на ксантогенирование), улавливанию ZnSO4 из промывных вод при помощи ионообменных смол, проблема обезвреживания вискозного производства еще сохраняет свою актуальность.

Лит:. Серков А. Т., Вискозные волокна, М., 1981; Масленников К. Н. [и др.], "Хим. волокна", 1981, № 1, с. 6-13. А. Т. Серков.


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXVII
Контактная информация