Многокомпонентный состав для переработки в триацетатцеллюлозные волокна

Изобретение относится к технологии получения химических волокон, в частности к получению триацетатных волокон. Раствор для их формования содержит 19-21 мас.%. триацетата целлюлозы с ацетильным числом 61,8%, 0,16-0,64 мас.% спирторастворимой фракции почек тополя и до 100 мас.% - растворителя - смеси метиленхлорида с эталоном в объемном соотношении 9:1. Изобретение обеспечивает повышение термостойкости волокон при сохранении хороших потребительских и эксплуатационных свойств. 1 табл.

 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к технологии органических соединений. Оно может быть применено в производстве волокнистых и пленочных материалов из сложных и сложно-смешанных эфиров целлюлозы. Изделия, полученные из таких модифицированных прядильных композиций на основе триацетатацеллюлозы (ТАЦ), обладают улучшенными потребительскими и эксплуатационными свойствами, в частности, они проявляют высокую устойчивость к термоокислительным воздействиям.

В процессе формования волокон и пленок из растворов сложных и сложно-смешанных эфиров целлюлозы и карбоновых кислот применяются низкомолекулярные или высокомолекулярные модифицирующие добавки, которые благоприятно влияют на долговечность полимерных материалов и в значительной степени расширяют сферу их практического применения.

Известен формовочный состав, содержащий триацетат целлюлозы, растворитель и в качестве низкомолекулярной модифицирующей добавки дибензальметафенилендиамин (Патент РФ №2129573, МПК⁶ С08L 1/12, 1999). Его недостатком является значительное уменьшение массы сформованных из него пленок после термообработки. Это свидетельствует о недостаточной устойчивости модифицированных пленок к термоокислительному разрушению.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является раствор для формования волокон, состоящий из ТАЦ, формилферроцена и растворителя (А.с. СССР №339601, М.кл. D01F 1/02, 27.07.70).

Состав раствора прототипа следующий, мас.%:

Триацетат целлюлозы - 20, формилферроцена - 0,16, растворитель - остальное.

Полученные из него волокна обладают невысокими свето- и термостойкостью.

Технический результат, на получение которого направлено заявленное изобретение, заключается в повышении термостойкости ТАЦ волокон.

Указанный технический результат достигается за счет того, что предложенный многокомпонентный состав для получения волокон, состоящий из ТАЦ, модифицирующей добавки и органического растворителя, отличается тем, что он содержит ТАЦ с ацетильным числом 61,8%, а в качестве модифицирующей добавки - спирторастворимую фракцию почек тополя при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Триацетат целлюлозы с ацетильным числом 61,8%	19-21
Модифицирующая добавка	0,16-0,64
Органический растворитель	Остальное

Предложенную модифицирующую добавку - спирторастворимую фракцию почек тополя получают следующим образом. Сначала из растительного субстрата извлекают компоненты, которые удаляются с паром. Оставшийся продукт подвергают многократной, исчерпывающей экстракции летучим растворителем - горячим этанолом. Растворитель каждый раз отгоняют последовательно при атмосферном давлении, затем под вакуумом. Остаток растворяют в спирте, раствор охлаждают до 16-18°С и отфильтровывают балластные вещества, после чего под вакуумом удаляют спирт и сушат также под вакуумом при комнатной температуре до постоянной массы. Получают прозрачную, легкоподвижную жидкость желтого (с различными оттенками) или зеленого цвета, выход которой составляет 61% от массы всех экстрактивных соединений почек тополя (Кустова С.Д. Эфирные масла // Краткая химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1967. - Т. V. - С.1053-1056).

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами и таблицей, в которой представлена термоокислительная устойчивость модифицированных и обычных ТАЦ волокон.

Пример 1. Для получения волокон используют многокомпонентный состав, в который входят следующие ингредиенты, мас.%:

Триацетат целлюлозы с ацетильным числом 61,8%	20
Спирторастворимая фракция почек тополя	0,16
Растворитель	79,84

Применяют ТАЦ, содержащий 61,8% связанной уксусной кислоты. Модифицирующую добавку предварительно растворяют в органическом растворителе - смеси метиленхлорида с этанолом (объемное соотношение 9:1), что обеспечивает более равномерное распределение ее в получающемся многокомпонентном составе. Скорость формования волокон составляет 450 м/мин при температуре прядильной композиции 75°С и температуре прядильной шахты 95°С. При формовании используют фильеры с 15 отверстиями диаметром 50 мкм.

В аналогичных условиях формуют волокна из многокомпонентного состава без добавки.

Термостабильность модифицированных ТАЦ волокон оценивают по кинетике изменения их массы и физико-механических свойств в зависимости от содержания в волокнах модифицирующей добавки и температуры нагревания в изотермических условиях.

Пример 2. Для получения волокон используют многокомпонентный состав, в который входят следующие ингредиенты, мас.%:

Триацетат целлюлозы с ацетильным числом 61,8%	20
Спирторастворимая фракция почек тополя	0,40
Растворитель	79,60

Формование проводят по режиму, указанному в примере 1.

Пример 3. Для получения волокон используют многокомпонентный состав, в который входят следующие ингредиенты, мас.%:

Триацетат целлюлозы с ацетильным числом 61,8%	20
Спирторастворимая фракция почек тополя	0,64
Растворитель	79,36

Формование проводят по режиму, указанному в примере 1.

Полученные ТАЦ волокна имеют эксплуатационные свойства, представленные в таблице.

Из таблицы следует, что в результате введения в предлагаемый многокомпонентный состав для переработки в ТАЦ волокна спирторастворимой фракции почек тополя существенно возрастает сопротивляемость сформованных из него волокон термоокислительному разложению, которая значительно превышает те же величины у ТАЦ волокон, полученных согласно прототипу. Другие физико-механические свойства этих волокон не отличаются от свойств исходного ТАЦ волокна.

Оптимальная концентрация введенной модифицирующей добавки находится в пределах 0,16-0,64 мас.% и при дальнейшем увеличении ее содержания в растворе перечисленные показатели ТАЦ волокон изменяются очень мало.

Использование заявляемого изобретения позволит выпускать ТАЦ волокна с улучшенными потребительскими и эксплуатационными характеристиками.

Технология получения ТАЦ волокон из предложенных многокомпонентных составов не меняется по сравнению с используемой для известного раствора.

Результаты высокотемпературного воздействия в воздушной среде на триацетатцеллюлозные волокна, полученные переработкой различных многокомпонентных составов
Содержание модифицирующей добавки, % (от массы многокомпонентного состава)	Потеря массы волокон (% от первоначальной) после нагревания при температуре t (°C) в течение τ (ч)	Разрывная прочность волокон, % от первоначальной	Относительное удлинение волокон при разрыве, % от первоначальной
	195°С	210°С	195°С
6 ч	12 ч	24 ч	6 ч	12 ч	6 ч	12 ч	6 ч	12 ч
	Предложенный многокомпонентный состав
0,16	7,19	7,71	10,52	11,06	16,84	51,70	49,56	32,64	24,34
0,40	7,03	7,53	10,28	10,80	16,46	52,93	50,74	33,42	24,92
0,64	6,81	7,30	9,96	10,47	15,95	54,67	52,41	34,52	25,74
	Известный многокомпонентный состав
0,16	8,48	12,72	16,06	16,24	30,52	38,20	37,61	11,88	11,83
0,40	7,91	10,05	14,83	13,70	24,15	39,40	38,57	12,50	12,09
0,64	8,06	10,40	14,95	15,82	28,92	38,99	37,84	13,44	13,26
	Контрольный многокомпонентный состав
-	8,68	13,84	20,18	17,38	36,36	36,30	35,60	11,90	11,80

Многокомпонентный состав для переработки в триацетатцеллюлозные волокна, состоящий из триацетата целлюлозы, модифицирующей добавки и органического растворителя, отличающийся тем, что он содержит триацетат целлюлозы с ацетильным числом 61,8%, а в качестве модифицирующей добавки - спирторастворимую фракцию почек тополя при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Триацетат целлюлозы с ацетильным числом 61,8%	19-21
Спирторастворимая фракция почек тополя	0,16-0,64
Органический растворитель	Остальное