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

     Дополнительно волокно вытягивают на 400—500% в среде  горячего воздуха (пара или органической жидкости при 80—230°С).

     Вытягивание штапельного, волокна проводится в  термокамерах 9, применяемых для вытягивания волокон - лавсан- и нитрон. Филаментные нити вытягивают, на машинах горячей вытяжки, используемых в производстве синтетических волокон. Вытянутые волокна и нити направляются на термофиксацию.

     Термофиксация, так же как и термовытягивание, проводится для уменьшения растворимости поливинилспиртовых волокон. Эта операция осуществляется в аппаратах при 210—220° С; волокно находится под натяжением в среде горячего воздуха.

     После указанных операций штапельное волокно  может быть получено с водостойкостью от 60 до 95 °С (в зависимости от температуры и времени термообработки). Высокомодульные технические нити имеют водостойкость до 110 °С благодаря равномерному прогреву волокон и наиболее полному протеканию релаксационных и кристаллизационных процессов при термовытяжке и термообработке.

     Если  для производства поливинилспиртового  волокна, используется стереорегулярный полимер, то после термовытягивания и термофиксации интенсивность межмолекулярного взаимодействия повышается настолько, что волокно не растворяется и. сравнительно незначительно усаживается в кипящей воде. Если же в производстве используется полимер нерегулярного строения, то после указанных обработок волокно еще частично растворяется в горячей воде. Такое волокно применяется только для получения хирургических нитей. Для придания волокну стойкости в кипящей воде его подвергают химической обработке. В последние годы в литературе появились сообщения, показывающие, что из полимеров нерегулярного строения можно получить высокопрочные волокна, нерастворимые в кипящей воде, без химической обработки, если термовытяжку проводить при более высокой температуре и увеличить степень вытягивания жгута. Однако этот метод находится пока в стадии разработки и не нашел промышленного применения.

     Химическая обработка поливинилспиртового волокна проводится для образования поперечных химических связей между макромолекулами полимера, т. е. для придания волокну нерастворимости и безусадочности в кипящей воде. После термообработки поливинилспиртовые волокна имеют степень кристалличности около 60—75% . С целью дальнейшего повышения водостойкости волокно может быть подвергнуто сшиванию бифункциональными соединениями, реагирующими с гидроксильными группами; другой путь увеличения водостойкости — блокирование свободных гидроксильных групп макромолекул ПВС более гидрофобными группами. Придание большей водостойкости обычно необходимо для штапельных волокон, имеющих менее упорядоченную структуру.

     Химические  связи между макромолекулами, вернее между гидроксильными группами поливинилового спирта, возникают в результате обработки волокна формалином, т. е. ацеталирования. Процесс ацеталирования:

     Ацетальные  связи образуются в основном внутри молекул и только в небольшом  количестве между макромолекулами. Ацеталирование происходит преимущественно в аморфных участках волокна. Для достижения водостойкости оптимальная степень ацеталирования составляет 30—40% от общего количества гидроксильных групп поливинилового спирта. Дальнейшее увеличение степени замещения ухудшает свойства волокна (резко падает прочности вновь возрастает влагопоглощение) вследствие ацеталирования кристаллических областей полимера.

     Для обработки волокна применяются  многокомпонентные ванны, содержащие формалин (4—5%), серную кислоту (15—20%) и сульфат натрия (20—25%). Серная кислота является катализатором реакции ацеталирования. Сульфат натрия вводится для снижения степени набухания волокна и предотвращения возможности склеивания отдельных волокон.

     Процесс ацеталирования осуществляется в аппаратах  18 периодического действия (рис. 1) в течение 20—30 мин при 60—70° С. Для уменьшения количества формальдегида, поступающего в сточные воды, а также для снижения расхода формалина жгут после ацеталирования направляется в камеру 14, где свободный формальдегид отгоняется острым паром.

     После ацеталирования волокно промывают  умягченной водой и подвергают авиважной обработке для придания ему необходимых текстильных свойств (мягкого грифа, необходимого коэффициент трения). При получении штапельных волокон ацеталирование жгута производится обычно в аппарате ионобразного типа, промывка — в проходном агрегате. Жгут для придания ему извитости подвергается гофрировке, режется на штапельки нужной длины, обрабатывается авиважным раствором, сушится в конвективной сушилке. Полученное волокно упаковывается в кипы. Возможен также выпуск волокна в жгуте.

     Техническая нить ацеталируется на бобинах в  герметичных аппаратах, где она  затем промывается и обрабатывается авиважным раствором. После сушки  нить перематывают на конические бобины. Однако большая часть техническая нитей и все высокомодульные нити не ацеталируют, а сразу после термических операций перематывают на конические бобины для отправки потребителю.

     Формальдегид  — наиболее токсичное вещество, используемое в производстве поливинилспиртовых волокон. Однако его выделение в производственное помещение и в атмосферу практически не происходит вследствие достаточной герметичности оборудования, формальдегид, попадающий в сточные воды, легко разрушается в процессе биоочистки.

4. Заключение

     1) В настоящей работе рассмотрены процессы получения поливинилового спирта и исходных реагентов.

     2) Описаны физико-химические свойства основных веществ, используемых для получения поливинилспиртовых волокон.

     3) Приведена схема аппарата для  обезвоздушивания и принцип его  работы.

     4) Представлен мокрый метод формования поливинилспиртовых волокон с описанием.

     5) Рассмотрена технологическая линия получения поливинилспиртового волокна периодическим способом использованием мокрого метода формования.

     6) Обоснованы методы отделки поливинилспиртовых  волокон.

    Список  литературы

1. Перепелкин К.Е. Структура и свойства волокон / К.Е. Перепелкин. — М.: Химия, 1985. - 208 с.
2. Калмыкова Е.А. Материаловедение швейного производства: Учеб. пособие / Е.А.Калмыкова, О.В. Лобацкая. — Мн.: Выш. шк, 2001. - 412 с.
3. Юркевич В.В., Пакшвер А.Б. Технология производства химических волокон / В.В. Юркевич, А. Б. Пакшвер. - М.: Химия, 1987. - 304 с.
4. Перепелкин К.Е. Настоящее и будущее химических волокон. Взгляд в следующее столетие (продолжение) / К.Е. Перепелкин // Директор. - № 2. -2001. – С. 43-48.
5. Ушаков С.Н. Поливиниловый спирт и его производные / С.Н. Ушаков. - Л.: Академия наук СССР, 1960. – 553 с.
6. Меос А.И. и др. Ацеталирование поливинилспиртовых волокон малеиновым диальдегидом / А.И. Меос и др. // Химические волокна. - №2. – 1961. - С. 19-21.
7. Бельцов В.М. Технологическое оборудование отделочных фабрик текстильной промышленности / В.М. Бельцов. - Л.: Химия, 1974. – 295 с.
8. Потифорова М.П. Синтез и исследование свойств сорбентов на основе полиенового волокна: Автореф. дис. на соискание ученой степени кандидат техн. наук / М.П. Потифорова. - Л.: ЛИТПЛ им. С. М. Кирова, 1970.
9. Пат. 2076157 Российская Федерация, МПК D 01 F 6/14, D 06 M 10/04. Способ получения гидрофильного Поливинилспиртового волокна / Штягина Л. М.; Виноградова Л. Е.; Вайнбург В. М. ; заявитель и патентообладатель Санкт-Петербургский государств. универ-т, технологии и дизайна. - № 94003077/04; заявл. 26.01.94; опубл. 27.03.97
10. Технология производства химических волокон: Учебник для техникумов. – 3-е изд., перераб. И доп. / Ряузов А. Н., Груздев В. А., Бакшеев И. П. и др. – М.: Химия, 1980. - 448с.
11. Зазулина З.А. Основы технологии химических волокон: Учебник для вузов.-2-е изд., перераб. и доп. / З. А. Зазулина, Т.В. Дружинина, А.А. Конкин. - М.: Химия, 1985. - 304 с.
12. Энциклопедия полимеров: в 3 т. / Под ред. В.А. Каргин (глав. ред.) и др. Т.1; А-К. Т.2; Л - Полинозные волокна. - М.: «Советская Энциклопедия», 1972. – 1224 стб.
13. Иванов В.М. и др. Натрий / В.М. Иванов и др. – М.: Наука, 1986. - 255 с.
14. Глинка Н. Л. Общая химия: Учеб. пособие для вузов.— 24-е изд., исправленное / Под ред. В. А. Рабиновича. - Л.: Химия, 1985. - 704 с.
15. Краткая химическая энциклопедия: в 5т. / Под ред. Н. Л. Кнунянц (глав. ред.) и др. Т.3; М-П. - М.: «Советская Энциклопедия», 1964. – 1112 стб.
16. Рабинович В.А., З.Я. Хавин. Краткий химический справочник: Справ. Изд. / Под ред. А. А. Потехина и А. И. Ефремова. – 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1991. - 432 с.
17. Доломатова Л.А. Основы технологии химических волокон: учебное пособие / Л.А. Доломатова. – Уфа: Уфимск. гос. Академия экономики и сервиса, 2007. – 80 с.
18. Доломатова Л.А. Химия и технология химических волокон. Методические указания по выполнению курсовых работ / Сост. : Л.А. Доломатова. – Уфа: Уфимск. гос. Академия экономики и сервиса, 2007. -25 с.