Интерактивный справочник по химии

Гидратцеллюлозные волокна

Вискозное волокно

Вискозное волокно (ВВ) представляет искусственное химическое волокно из гидратцеллюлозы, то есть одной из структурных модификаций целлюлозы волокна из раствора. Гидратцеллюлоза отличается от природной целлюлозы повышенной гигроскопичностью, сорбционными свойствами и большей способностью к гидролизу, этерификации и окислению. Средняя степень полимеризации гидратцеллюлозы в вискозном волокне колеблется от 300 до 600, что соответствует молекулярной массе 49000—98000. При формовании вискозного волокна в нем образуются надмолекулярные структуры, тип которых зависит от условий формования (характеристик вискозной прядильной массы, состава осадительной ванны и др.). Физико-механические свойства вискозных волокон (ВВ) в значительной степени определяются структурой их наружной оболочки, в которой гидрат-целлюлоза содержит значительное количество поперечных связей, что придает волокнам повышенную прочность. Плотность ВВ составляет около 1,5 т/м . ВВ не термопластичны и могут кратковременно использоваться без снижения механических свойств при температуре 100—120 °C. Устойчивы к действию воды и неполярных органических растворителей (бензин, бензол), в которых не набухают. При действии концентрированных минеральных кислот при нормальной температуре и разбавленных кислот при нагревании, а также щелочей в присутствии кислорода воздуха подвергаются деструкции. Сильно набухают в разбавленных растворах щелочей и растворяются в медноаммиачном растворе. ВВ неустойчивы к действию микроорганизмов, которые вызывают их деструкцию.



ПОЛУЧЕНИЕ

Исходное сырье для производства вискозы — древесная целлюлоза (Ц.), содержащая 95-99% высокомол. волокнообразующей фракции со степенью полимеризации 800-1100. Осн. стадии процесса: получение щелочной Ц., синтез ксантогената, его растворение, подготовка вискозы к формованию. Первая стадия процесса включает: 1) обработку Ц. 18-20%-ным водным р-ром NaOH (мерсеризация) в течение 5-15 мин при 45-60 °С и жидкостном модуле (отношение объема р-ра NaOH к массе Ц.) в пределах 14-40; в результате мерсеризации создаются условия, при к-рых получают р-римый ксантогенат; 2) удаление из образовавшейся суспензии (пульпы) избытка р-ра NaOH на отжимном прессе; при этом получают продукт, содержащий 30-32% Ц. и 16-17,5% NaOH; 3) измельчение щелочной Ц.; 4) окислит. деструкция (предсозревание) щелочной Ц. под действием О2 воздуха до степени полимеризации 400-600. Производительность установок 25-50 т/сут.
Ксантогенат образуется из щелочной Ц. в результате р-ции:

Формула
(х = 0,45-0,65). Кол-во CS2 составляет 28-50% от массы Ц.; до 30% CS2 расходуется на побочные процессы, к-рые м. б. выражены суммарным ур-нием:
Формула

При взаимод. Na2CS3 с NaOH и О2 воздуха образуется сложная смесь сернистых соед. Na (сульфид, полисульфид, сульфит, тиосульфат и др.). Из-за токсичности и взрывоопасности CS2 Процесс осуществляют в герметичных аппаратах (ксантогенаторах) емкостью ок. 30 м3 при разрежении и в среде N2. Продолжительность р-ции 60-90 мин, ее начальная т-ра 22-26°С, конечная - 28-35 °С. Техн. ксантогенат Ц. - комкообразная оранжевая масса. Для его растворения в ксантогенатор добавляют разб. р-р щелочи, образующуюся пульпу пропускают через диспергирующие устройства и выгружают в аппарат с вертикальной мешалкой (т. наз. растворитель). Продолжительность растворения (обычно 2-2,5 ч при 12-20°С) и кач-во 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): Ц.-6-10, NaOH-5-7, сернистые соед. - 3,5-4, вода - 80-85. Вискоза содержит, кроме того, 0,01-0,02% дисперсных примесей, попадающих в р-р 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.



ПРИМЕНЕНИЕ

Вискозные волокнф имеют хороший внешний вид, легко окрашиваются, обладают лучшими по сравнению с синтетическими волокнами гигиеническими качествами, отличаются достаточно высокими прочностными и усталостными характеристиками, относительно дешевы. Вследствие этого ВВ широко используются для производства текстильных тканей народного потребления и широкого ассортимента технических изделий. Вискозная пленка (целлофан) обладает высокой паро- и влагопроницаемостью, устойчива к действию жиров и масел, вследствие чего используется в качестве упаковочного материала.


Медно-аммиачное волокно

Медноаммиачные волокна выпускают в виде текстильных нитей с линейной плотн. 2,8-107 текс и волокна , характеризующихся высокой гигроскопичностью, высокими скоростями влаго-поглощения и водоотдачи, равномерной структурой, эластичностью, большой мягкостью, низкой плотностью. Однако медноаммиачные волокна имеют невысокую прочность (15-22 сН/текс); потеря прочности в мокром состоянии 45-55%; относит. удлинение при разрыве 15-18%.



ПОЛУЧЕНИЕ

Прядильный р-р готовят растворением при 15-20°С и интенсивном перемешивании хлопковой или облагороженной древесной целлюлозы в медноаммиачном р-ре. Последний получают из Сu(ОН)2 или основного сульфата меди, напр. 5Сu(ОН)2•2CuSO4, и конц. р-ра NH3, взятого в избытке. Компоненты р-ра взаимод. между собой с образованием амминкупрум(II)гидроксида [Cu(NH3)m(OH)2, где m=< 4], к-рый и образует с целлюлозой комплексное соединение. Для повышения реакц. способности перед растворением целлюлозу измельчают и увлажняют, добавляя воду в кол-ве до 100% от исходной массы. Полученный прядильный р-р фильтруют через никелевую сетку и затем под вакуумом при 20-25 °С удаляют из него растворенный и диспергированный воздух; при этом из-за частичного испарения NH3 его содержание в р-ре снижается на 30-40%. Прядильный р-р-прозрачная темно-синяя жидкость с вязкостью от 10 (при формовании текстильной нити) до 100 Па.с (при формовании волокна); содержит 8-11% целлюлозы, 3,2-4,4% Сu, 6,5-7,5% NH3. В пром-сти медноаммиачные волокна и нити формуют по водному способу: струйки прядильного р-ра, выходящие из фильеры, поступают в коническую воронку, куда из отверстий, расположенных рядом с фильерой, поступает умягченная вода. В результате частичного гидролиза медноаммиачного комплекса целлюлозы и снижения концентрации аммиака происходит осаждение полимера в виде набухших, обладающих высокой пластичностью нитей, вытягиваемых на (10-15).103%. Окончат. разложение медноаммиачного комплекса целлюлозы осуществляется во второй ванне 1,5-2,0%-ным р-ром H2SO4. Число отверстий в фильерах при формовании текстильных нитей составляет 10-100, волокна -1500-3600; диаметр отверстий 1,0-1,2 мм. Сформованное медноаммиачное волокно обрабатывают разб. р-ром H2SO4 для удаления Сu, промывают водой, авиважным составом и сушат при 65-75°С.



ПРИМЕНЕНИЕ

Медно-аммиачное волокно применяют в основном для производства ковров и сукна, тонкие текстильные нити (толщина 5 — 10 текс) — для выработки трикотажных изделий, лёгких тканей. Для технических целей М. в. не используют из-за низкой прочности. Стоимость М. в. выше, чем у вискозных волокон





Использованная литература:
Серков А. Т., "Вискозные волокна", М., 1981
Масленников К. Н. [и др.], "Хим. волокна", 1981
Пакшвер А. Б., Технология медноаммиачного волокна, М.-Л., 1947
Пакшвер А. Б., Физико-химические основы технологии химических волокон, М., 1972.
Решение задач
      Определение металла по характеристикам его взаимодействия с кислотой
           Теория задач
           Интерактивное решение
      Определение формулы химического соединения из не более 3-х химических элементов по их массовым долям
           Теория задач
           Интерактивное решение
      Определение объема составляющих газовой смеси по характеристикам смеси
           Теория задач
           Интерактивное решение
      Определение молекулярной формулы и молекулярной массы органического вещества по массовым долям и плотности по водороду
           Теория задач
           Интерактивное решение
      Определение формулы органического вещества по характеристикам его реакции сгорания
           Теория задач
           Интерактивное решение
Периодическая система элементов
Глоссарий
      Информация о химических волокнах
Интересные факты
О справочнике
На главную
 
МБОУ «Школа №11», г.Рязань, 2015