Производство химических волокон

Введение.

Производство химических волокон является наиболее перспективной, быстроразвивающейся отраслью промышленности полимерных материалов. По прогнозам в 2010 году мировое производство их достигнет 85млн. тонн. B последнее время наряду с разработкой и совершенствованием технологических процессов получения волокон общего назначения большое внимание уделяется и модифицированным химическим волокнам, обладающим специфическими свойствами – волокнам специального назначения 2, 3, 4-6). Из этой группы существенное внимание уделяется ионообменным материалам, которые благодаря особенностям строения(4структуры) имеют большое практическое значение. Иониты могут применяться в виде тканей, волокон, гранул, мембран, стержней и т.д.

Ионообменные материалы используются в процессах фракционирования, выделения и очистки органических и минеральных соединений, обессоливания и умягчения воды. Преимущества ионного обмена заключается в простоте метода, а в ряде случаев и его эффективности. Развитие способов сорбционной очистки и разделения веществ приводит к повышению интереса в изучении процесса ионного обмена, а также к изысканию новых перспективных сорбентов. Специальные свойства могут быть приданы принципиально всем материалам, выпускаемых промышленностью.

Темой данной работы явился синтез карбоксилсодержащего полимера на основе винилацетата и итаконовой кислоты для получения ионообменных материалов.

1. Теоретические основы радикальной сополимеризации.

Полимеры, используемые для ионообменных целей, получают реакцией сополимеризации двух или большего количества мономеров (7), Процесс сополимеризации может быть осуществлен: в блоке (массе) жидких мономеров в присутствии инициатора. Вязкость системы постепенно возрастаете, в результате образуется сплошная масса твердого полимера; в растворе:

а) мономеры и образующийся сополимер растворимы в растворителе. В результате образуется раствор полимера. Способ называется лаковым.

б) мономеры растворимы, а образующийся сополимер нерастворимый в растворителе и выпадает в осадок.

В гетерофазной среде, когда необходима дисперсная среда эмульгатор:

а) эмульсионная или латексная

б) суспензионная или бисерная

При сополимеризации получается продукт, в котором мономерные единицы распределены вдоль каждой полимерной цепи. Физические свойства сополимеров в основном, определяются количеством и распределением мономерных единиц вдоль цепи.

Радикальная полимеризация

Реакция полимеризации или сополимеризации винилацетата протекает по методу радикальной полимеризации.

Радикальная полимеризация проходит с образованием свободных радикалов, при этом необходимым является наличие инициатора (8).

При полимеризации происходит распад инициатора с образованием свободных радикалов и молекула винилацета взаимодействует с ним. Процесс образования каждой макромолекулы включает несколько элементарных актов:

а) инициирование реакции;

б) рост цепи;

в) обрыв роста цепи.

г) Наиболее длительным, а, следовательно, и определяющим общую скорость полимеризации является инициирование. Распад инициатора может протекать под действием температуры. При температуре 70°С исходит распад парофора с образованием свободных радикалов:

б) Реакция роста цепи состоит в присоединении молекул мономера к макрорадикалу. Рост каждой макромолекулы на ранних стадиях полимеризации длится доли секунды, и константа скорости реакции роста на этих стадиях остается постоянной:

в) Прекращение роста макрорадикалов может происходить:

1) в результате обрыва кинетической цепи

2) при применении ингибиторов

В первом случае передачи цепи прекращение роста макрорадикалов не сопровождается уменьшением числа активных центров в системе. Насыщение макрорадикала происходит вследствие присоединения атомов или групп, отщепляющихся от других молекул (мономера, полимера, растворителя, примесей). В результате образуется насыщенная макромолекула полимера и свободный радикал, начинающий новую мономерную цепь. Таким образом, при передаче цепи прекращение роста макромолекулы не наблюдается.

Обрыв цепи – это процесс, приводящий к насыщению валентности конечного звена макрорадикала и не сопровождающийся образованием нового радикала. Обрыв может быть осуществлен следующими путями:

а) рекомбинацией – происходит в результате соединения двух макрорадикалов с образованием одной макромолекулы;

б) диспропорционированием – происходит в результате отщепления атома водорода от конечного звена одного из макрорадикалов и перехода его к другому макрорадикалу с насыщением его свободной валентности. В этом случае образуются две макромолекулы, причем одна имеет в конечном звене ненасыщенную связь;

в) ингибитор реагирует с начальным радикалом или макрорадикалом, обрывая цепную реакцию. При этом ингибитор входит в состав макро молекулы.

Роста требований к текстильным материалам и материалам, применяемым в технике, привел к улучшению существующих и получению новых материалов, что достигается путем модификации (9). Немалое значение в настоящее время имеют ионообменные материалы.

Для улучшения накрашиваемости волокон основными красителями в молекулу ПАН вводятся мономеры, содержащие кислотные группы. К ним относятся итаконовая кислота (10,11), акриловая и метакриловая кислоты.

С расширением использования ионообменных материалов и увеличением требований к ним, необходимым становится получение новых синтетических ионообменников. В частности, катионообменники могут быть получены путем введения максимального количества кислотных групп. Японскими исследователями был получен сополимер итаконовой кислоты с менее 20% ванильного мономера. В среде органического растворителя с диэлектрической постоянной менее 40 (диметилформамид, диоксан, ацетон) при давлении больше 2000 с использованием радикального инициатора (12). Новое волокно с ионообменными свойствами получено во ВНИИВе на основе ПАН, содержащее -СООН группы с обменной емкость 5-7мг/г (13).

2. Сведения об ионообменных материалах.

Ионообменные смолянке и волокнистые материалы представляют собой нерастворимые в воде твердые вещества, содержащие в своей структуре разнообразные биогенные группы.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.