Химия и технология получения поливинилспиртовых волокон периодическим способом с использованием мокрого способа формования волокон

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

Уфимская  государственная  академия экономики  и сервиса

Институт  техники и технологии сервиса

Кафедра Технологии полимерных материалов

 и  отделочного производства 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по  дисциплине

«химия  и технология химических волокон»

Тема: «Химия и технология получения ПОЛИВИНИЛСПИРТОВЫХ ВОЛОКОН ПЕРИОДИЧЕСКИМ  СПОСОБОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОКРОГО СПОСОБА ФОРМОВАНИЯ ВОЛОКОН»

 
 
 

Уфа -2011 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Литературный  обзор……………………………………………………………5

2. Общая характеристика химико-технологического процесса………………..7

2.1. Физико-химические  свойства исходных реагентов  и продуктов…………8

2.2. Технологические  стадии процесса получения поливинилспиртового  волокна с использованием мокрого метода формования………………………..15

2.2.1. Получение  поливинилового спирта……………………………………...15

2.2.2. Приготовление прядильного раствора и подготовка к формованию волокна………………………………………………………………………….......16

2.2.3. Схема аппарата для обезвоздушивания прядильного раствора

поливинилспиртового волокна…………………………………………………17

2.2.4. Формование поливинилспиртовых волокон…………………………….19

2.3. Особенности  процесса формования поливинилспиртовых  волокон мокрым методом……………………………………………………………………..19

3. Технологическая  схема получения штапельного  поливинилспиртового волокна……………………………………………………………………………...22

3.1. Описание  технологической линии получения  штапельного поливинилспиртового волокна……………………………………………………………...22

3.2. Технология отделки поливинилспиртовых волокон……………………...23

4. Заключение…………………………………………………………………….28

Список литературы………………………………………………………………29

 

    Введение

... производство обязано науке,

но наука бесконечно большим

обязана производству.

Ф.Энгельс. 

    Цель  курсовой работы – теоретическое исследование химической технологии получения поливинилспиртовых волокон периодическим способом с использованием мокрого способа формования волокон [1].

    Волокна и волокнистые материалы играют важную роль в нашей жизни. Они  обеспечивают потребности человека в одежде и широко применяются  в самых различных изделиях бытового, технического, сельскохозяйственного, медицинского и другого назначения.

    Наряду  с природными волокнами, имеющими тысячелетнюю историю производства и применения, в настоящее время большое  значение приобрели химические волокна. Они стали одним из наиболее многотоннажных продуктов полимерной химии. Их выпуск в мире в 1983 г. превысил 16 млн. т. и примерно сравнялся с производством натуральных волокон. К 2006 году эта цифра увеличилась до 41,2 млн. т.

    Высокие темпы развития производства химических волокон объясняются следующими технико-экономическими факторами [2]:

    -доступность и дешевизна исходного сырья;

    -непрерывность снижения материальных и трудовых затрат на производство химических волокон;

    -постоянное улучшение физико-механических свойств волокон и нитей, обеспечивающее расширение областей их применения в народном хозяйстве;

    -возможность получения волокон с заранее заданными свойствами; разнообразность, а в ряде случаев уникальность свойств; независимость производства химических волокон от климатических условий.

    Создание  производства синтетических волокон  - новый этап в развитии промышленности химических волокон, так как они обладают универсальными, а в ряде случаев даже уникальными свойствами[3].

     Применение химических волокон позволяет расширить ассортимент текстильных изделий. Не менее важным является и тот факт, что свойства природных волокон можно изменять только в очень узких пределах, в то время как свойства химических волокон, варьируя условия формования или последующих обработок, можно направленно изменять в очень широком диапазоне.

 

    1. Литературный обзор

     Получение волокон из водорастворимых полимеров[4]. Использование воды в качестве растворителя волокнообразующих полимеров может явиться одним из перспективных путей. Пригодных для получения волокон водорастворимых полимеров немного. Пока практически применяемым является только поливиниловый спирт, на основе которого получают волокна и нити с высоким комплексом потребительских свойств, как для бытового, так и технического применения. Поливинилспиртовые волокна имеют высокий уровень гигиенических свойств, биостойкость и другие высокие эксплуатационные характеристики для применения в бытовом текстиле. На основе поливинилового спирта целесообразно производить волокна нижеследующих типов: штапельные волокна и жгут, ацеталированные формальдегидом и бензальдегидом. При применении в изделиях бытового назначения они по многим показателям соответствуют хлопку, однако превосходят его по биостойкости

     Существуют  различные способы отделки текстильных  материалов.

     Рассмотрим  способ получения синтетического волокна, которое может быть использовано при создании перевязочных материалов и изделий гигиенического назначения с высоким влагопоглощением, на основе поливинилового спирта [9].

     Метод заключается в приготовлении прядильного раствора, прядении мокрым способом, вытяжке и сушке при высокой температуре, обработке формальдегидом. Это волокно имеет влагопоглощение около 300% [5].

     Однако  при использовании волокна для  указанных целей этот показатель недостаточен.

     Наиболее  близким из числа технических  решений является способ получения поливинилспиртового (ПВС) волокна с повышенной гидрофильностью путем ацеталирования его малеиновым диальдегидом [6]. Влагопоглощение волокна составляет около 470%

     К недостаткам этого способа следует  отнести использование водного  раствора ацеталирующего агента, что  вызывает необходимость применения минеральной соли (сульфата натрия) для уменьшения набухания волокна и катализатора реакции серной кислоты, оказывающей деструктирующее действие на волокно, усложняет процесс его обработки, а также продолжительную тепловую обработку, и недостаточно высокое влагопоглощение.

     Техническим результатом являются получение  ПВС-волокна с высокой влагопоглощающей способностью и упрощение технологического процесса модификации. Технический  результат достигается тем, что  свежесформованное ПВС-волокно ацеталируют альдегидсодержащим ПВС-волокном. При этом альдегидсодержащее и свежесформованное ПВС-волокна смешивают в соотношении от 1:1 до 1:3. Тепловую обработку смеси волокон осуществляют ИК-лучами в течение от 40 до 80 с.

     Существенным  отличием заявляемого способа являются использование для тепловой обработки  ИК-излучения и характер ацеталирующего агента, позволяющие получить волокно  с высоким влагопоглощением и  упростить процесс модификации.

     Обработку ИК-лучами осуществляют на расстоянии 80 мм от поверхности волокна при длине волны 1,2 мкм.

     Известно  использование ИК-излучения для  быстрого нагревания тканей при крашении, для ускорения процесса сушки аппретированных или напечатанных тканей [7]. В этом способе обработка ИК-лучами в процессе химической модификации приводит к неожиданному эффекту значительному увеличению влагопоглощающей способности волокна.

     Альдегидсодержащее  ПВС-волокно получают окислением свежесформованного ПВС волокна 0,4 М водным раствором йодной кислоты в течение 60 мин при температуре 20ºC. Окисление ПВС йодной кислотой известно [8]. Использование окисленной йодной кислотой ПВС-волокна в качестве ацеталирующего агента в известном уровне техники авторами не обнаружено.

     Влагопоглощение модифицированных волокон определяли по ГОСТ 3816-81. В качестве источника  ИК-излучения использовали лампу  марки КГ 220-1000-6 (ТУ 16-535-718-78).

     Примеры конкретного выполнения:

     1. Альдегидсодержащее ПВС-волокно  смешивают в соотношении 1:1 со  свежесформованным волокном и  обрабатывают ИК-лучами. При этом  влагопоглощение ацеталированного волокна составляет 780%

     2. Альдегидсодержащее ПВС-волокно  смешивают в соотношении 1:2 со  свежесформованным ПВС-волокном и облучают ИК-лучами. При этом влагопоглощение ацеталированного волокна составляет 855%

     3. Альдегидсодержащее ПВС-волокно  смешивают в соотношении 1:3 со  свежесформованным ПВС-волокном и облучают ИК-лучами. При этом влагопоглощение ацеталированного волокна составляет 660%

     Рассматриваемый способ упрощает технологический процесс за счет сокращения продолжительности модификации и количества технологических операций.

     Полученные  волокна могут быть успешно использованы в качестве перевязочного материала и для создания изделий гигиенического назначения.

     2. Общая характеристика химико-технологического процесса

     Виниловый спирт в свободном состоянии не существует, так как в момент образования он изомеризуется, превращаясь в уксусный альдегид [10]. Поэтому для синтеза поливинилового спирта используется винилацетат (получается из ацетилена и уксусной кислоты), при полимеризации которого получается поливинилацетат.

     Полимеризацию проводят в 80%-ном растворе винилацетата в метаноле. Полученный полимер омыляют щелочью (при 60—80 °С в течение 4 ч) в поливиниловый спирт.

     Уксусная  кислота, израсходованная на получение  поливинилацетата, регенерируется после  образования поливинилового спирта. Таким образом, ее расход сводится только к возмещению неизбежных потерь.

     Для производства волокна используется поливиниловый спирт со степенью полимеризации 1500—1700 [11].

     Поливинилспиртовые  волокна получают из растворов способом мокрого формования или из пластифицированных полимеров (гелей) сухим способом.

     Основными стадиями технологического процесса производства поливинилспиртовых волокон, так же как и других волокон, получаемых методом формования из растворов, являются приготовление прядильного раствора и подготовка его к формованию, формование волокна и его последующая обработка.