химический каталог




ВИСКОЗНЫЕ ВОЛОКНА

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

Вискозные волокна (от латинского viscosus - клейкий, вязкий), искусственные волокна, формуемые из вискозы - концентрированного раствора натриевой соли ксантогената целлюлозы в разбавленном растворе гидроксида натрия.

Получение вискозы. Исходное сырье для ее производства — древесная целлюлоза, содержащая 95-99% высокомолекулярных 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 гидроксида натрия (мерсеризация) в течение 5-15 мин при 45-60 °С и жидкостном модуле (отношение объема раствора гидроксида натрия 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 гидроксида натрия на отжимном прессе; при этом получают продукт, содержащий 30-32% целлюлозы и 16-17,5% гидроксида натрия; 3) измельчение щелочной целлюлозы; 4) окислительная деструкция (предсозревание) щелочной целлюлозы под действием О2 воздуха до степени полимеризации 400-600. Производительность установок 25-50 тонн/сутки. Ксантогенат образуется из щелочной целлюлозы в результате реакции:

синтез ксантогената

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

расход сероуглерода при производстве вискозы

При взаимодействие тиоуглекислого натрия Na2CS3 с гидроксидом натрия и кислородом воздуха образуется сложная смесь сернистых соединений натрия (сульфид, полисульфид, сульфит, тиосульфат и другие).

Из-за токсичности и взрывоопасности сероуглерода, процесс осуществляют в герметичных аппаратах (ксантогенаторах) емкостью около 30 м3 при разрежении и в среде азота. 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 называемой растворитель). Продолжительность растворения (обычно 2-2,5 часа 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): целлюлоза - 6-10, гидроксид натрия - 5-7, сернистые соединения - 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 (соответственно 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
Условия формования и свойства вискозных волокон

При подготовке вискозы к формованию происходят изменения ее химический 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 гидроксида натрия и сероуглерода, 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 серную кислоту, сульфат цинка и сульфат натрия (см. таблицу). 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 сульфат натрия. Введение в вискозу и (или) в осадительную ванну модификаторов, например полиэтиленоксида, способствует получению волокон однородной структуры (в поперечном срезе волокон, полученных без модификатора, может 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 тонн/сутки. 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% серной кислоты и до 1,5% сульфата цинка, принимают на вытяжные вальцы. При этом окончательно разлагается ксантогенат (так называемой довосстановление целлюлозы), отгоняется сероуглерод, 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 разбавленным раствором гидроксида натрия, отбеливание при помощи гипохлорита натрия или пероксида водорода, авиважная обработка, рыхление, сушка, упаковка.

Текстильные нити получают на машинах периодической 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.

Технические 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 органическое растворителей, растворим в диметилсульфоксиде (ДМСО) в присутствии формальдегида, в диметилформамиде (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, органическое пигментами и др.; см. Крашение волокон).

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 количества сероуглерода при ксантогенировании, применению модификаторов, использованию вискозы с меньшим содержанием целлюлозы, снижению скорости формования, увеличению содержания сульфида цинка 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, т. к. связана с переработкой высоковязкой вискозы и применением больших количеств сероуглерода.

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% карбоната натрия, который разлагается при нейтрализации с выделением углекислого газа, 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 миллионов тонн в год (данные на 1985 год).

Технологический процесс получения вискозных волокон связан с применением больших количеств сероуглерода и сульфата цинка (соответственно 120-400 и 20-120 кг на 1 т волокна). Это обусловливает сильную загазованность и загрязнение окружающей среды. Несмотря на то, что на современной предприятиях осуществлен ряд мер по улавливанию выделяющихся газов, регенерации сероуглерода (до 70% от расходуемого на ксантогенирование), улавливанию сульфата цинка 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.], "Химическая волокна", 1981, № 1, с. 6-13. А. Т. Серков.

Полезная информация:

«Вторую жизнь» вискозные волокна получили в 1992 году, когда был реализован новый способ получения вискозы прямым растворением целлюлозы в оксиде N-метилморфолина (НММО). Этот метод не требует использования токсичного сероуглерода и сульфата цинка, что в свою очередь вернуло интерес производителей тканей к вискозному волокну. Благодаря этому, зайдя в любой свадебный салон, мы встретим свадебные платья, изготовленные из вискозы. Несмотря на свое искусственное происхождение, вискоза высоко ценится при изготовлении платьев, ведь начальным сырьем при ее производстве является натуральная древесная целлюлоза, а уникальные свойства делают ее практически незаменимой.


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
неисправности проэкторов
Рекомендуем фирму Ренесанс - московские лестницы сайт - продажа, доставка, монтаж.
кресло 838
Компьютерная техника в КНС Нева - NX.EF7ER.009 - в розницу по опту в КНС СПБ !

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(11.12.2016)