Словарь научных терминов
Вискозные волокна

ВИСКОЗНЫЕ ВОЛОКНА (от лат. viscosus - клейкий, вязкий), искусств. волокна, формуемые из вискозы - конц. р-ра Na-соли ксантогената целлюлозы в разб. р-ре NaOH.

Получение вискозы. Исходное сырье для ее произ-ва — 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:
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/9/4249.jpeg

(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:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/0/4250.jpeg

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.

УСЛОВИЯ ФОРМОВАНИЯ И СВОЙСТВА ВИСКОЗНЫХ ВОЛОКОН
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/1/4251.jpeg

При подготовке вискозы к формованию происходят изменения ее хим. состава (созревание): в макромолекуле Ц. более равномерно распределяются ксантогенатные группы (это обусловливает снижение вязкости вискозы на 10-15%), уменьшаются степень замещения Ц. и кол-во свободных NaOH и CS2, увеличивается содержание побочных сернистых соед., снижается устойчивость к коагуляции и др.

Формование волокон. В. в. формуют по мокрому способу через фильеры с диаметром отверстий 40-100 мкм. Осадительная ванна - водный р-р, содержащий H2SO4, ZnSO4 и Na2SO4 (см. табл.). При формовании штапельного волокна число отверстий в фильере составляет 10000-120000, текстильных и техн. нитей - соотв. 12-100 и 720-2200. Струи, выходящие из фильеры, осаждаются (коагулируют) вследствие нейтрализации щелочи, образования цинк - ксантогенатных связей и десольватирующего действия электролитов, особенно Na2SO4. Введение в вискозу и (или) в осадительную ванну модификаторов, напр. полиэтиленоксида, способствует получению волокон однородной структуры (в поперечном срезе волокон, полученных без модификатора, м. б. выделены оболочка и ядро). Свежесформованные В. в. представляют собой гель гидратцеллюлозы, содержащий до 80% воды.

Штапельное волокно формуют на агрегатах непрерывного действия производительностью 25-60 т/сут. 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 т-рой 95 °С, содержащую 1-2% H2SO4 и до 1,5% ZnSO4, принимают на вытяжные вальцы. При этом окончательно разлагается ксантогенат (т. наз. довосстановление Ц.), отгоняется CS2, 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 разб. р-ра NaOH, отбеливание при помощи NaCIO или Н2О2, авиважная обработка, рыхление, сушка, упаковка.

Текстильные нити получают на машинах периодич. 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, к-рые направляют потребителю.

Техн. 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. В. в. гигроскопичны, устойчивы к большинству орг. р-рителей, раств. в ДМСО в присут. формальдегида, в ДМФА - в присут. N2O4, в четвертичных аммониевых основаниях и др. Они разрушаются в конц. минеральных к-тах, р-рах щелочей, окислителях, под воздействием аэробных и анаэробных бактерий, грибков, термитов, но не подвержены действию моли. При нагр. (180-200 °С) и действии УФ-лучей В. в. деструктируются, при 180°С легко загораются. Окрашивают В. в. обычно в массе (кубозолями, орг. пигментами и др.; см. Крашение волокон).

Недостатки В. в., 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 В. в. хлопкоподобного типа - высокомодульное и полинозное.

Высокомодульное волокно (сиблон, аврал, вин-цел, 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 св-в достигается благодаря применению высококачеств. сырья, увеличению кол-ва CS2 при ксантогенировании, применению модификаторов, использованию вискозы с меньшим содержанием Ц., снижению скорости формования, увеличению содержания ZnSO4 в осадительной ванне и большей вытяжке сформованных волокон.

Полинозное волокно, к-рое по прочностным и усталостным характеристикам еще ближе к хлопку, чем высокомодульное, обладает большей хрупкостью. Технология его произ-ва сложнее, чем обычного штапельного и высокомодульного, т. к. связана с переработкой высоковязкой вискозы и применением больших кол-в CS2.

Для получения тканей с улучшенными св-вами (напр., 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% Na2CO3, к-рый разлагается при нейтрализации с выделением СО2, служащего порообразователем. Гигроскопичность волокон м. б. улучшена их карбоксилированием, оксиэтилированием, прививкой акриловой к-ты.

Применение волокон. Обычное штапельное В. в. добавляют к синтетич. волокнам для улучшения санитарно-гигиенич. св-в изделий, к хлопку (до 10%) - для снижения обрывности нитей при прядении. В чистом виде его используют в произ-ве штапельных тканей, мед. 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 св-ва хлопковых, но превосходящие их по накрашиваемости, из смеси тонковолокнистого хлопка с полинозным волокном - бельевые и сорочечные ткани, трикотаж.

Произ-во вискозных нитей непрерывно сокращается. Текстильные нити, используемые для изготовления трикотажного нижнего белья, подкладочных тканей, заменяют полиэфирными, техн. нити (гл. обр. кордные для шин) - полиамидными и др. синтетическими, превосходящими вискозные по прочностным и усталостным св-вам.

Мировое произ-во В. в. ок. 3,2 млн. т/год (1985).

Технол. процесс получения В. в. связан с применением больших кол-в CS2 и ZnSO4 (соотв. 120-400 и 20-120 кг на 1 т волокна). Это обусловливает сильную загазованность и загрязнение окружающей среды. Несмотря на то, что на совр. предприятиях осуществлен ряд мер по улавливанию выделяющихся газов, регенерации CS2 (до 70% от расходуемого на ксантогенирование), улавливанию ZnSO4 из промывных вод при помощи ионообменных смол, проблема обезвреживания вискозного произ-ва еще сохраняет свою актуальность.

Лит:. Серков А. Т., Вискозные волокна, М., 1981; Масленников К. Н. [и др.], "Хим. волокна", 1981, № 1, с. 6-13. А. Т. Серков.


1-винил-2-пирролидон В массе Вагнера реакция Вагнера-меервейна перегруппировки Вазелины Вазопрессин Вакуум Вакуумметры Вакуумформование полимеров Валентность Валентные углы Валентных связей метод Валериановые кислоты Валин Валлаха перегруппировка Вальденовское обращение Вальтерилацетат Вальцевание полимеров Ван слайка метод Ван-дер-ваальса уравнение Ван-дер-ваальсово взаимодействие Ван-дер-ваальсовы кристаллы Ван-дер-ваальсовы радиусы Ванадатометрия Ванадаты Ванадий Ванадийорганические соединения Ванадия галогениды Ванадия оксиды Ванилаль Ванилин Вариантность системы Вариационный метод Велера реакция Верапамил Вербенол и вербеной Вердазильные радикалы Вестерберга реакция Весы Ветиверилацетат Ветиверкетон Ветинон Вещества Вещество Взвешивание Взрыв Взрывоопасность Взрывчатые вещества Вибрационная техника Викасол Вильгеродта реакция Вильсмайера реакция Вильямсона синтез Винилазолы Винилацетат Винилацетилен Винилиденфторид Винилиденхлорид Винилиденхлорида сополимеры Виниловые мономеры Виниловые эфиры Виниловый спирт Винилогия Винилпиридиновые каучуки Винилпиридины Винилсульфоновые красители Винилфторид Винилхлорид Винилхлорида сополимеры Винипласт Винные кислоты Вириальное уравнение Вирирование фотографического изображения Висбрекинг Вискоза Вискозиметрия Вискозные волокна Висмут Висмута галогениды Висмута оксиды Висмута сульфиды Висмутолы Висмуторганические соединения Витамин Витамин d Витамин u Витамин в12 Витамин в2 Витамин в3 Витамин в6 Витамин вс Витамин е Витамин к Витамин н Витамин рр Витамин с Витамины Виттига реакция Виц.. Влагомеры и гигрометры Влагопроницаемость Влажность Внедрения реакция Внутреннее вращение молекул Внутренняя энергия Внутрирезонаторная лазерная спектроскопия Вода Водно-угольные суспензии Воднодисперсионные краски Водоподготовка Водоразбавляемые лакокрасочные материалы Водород Водорода пероксид Водородная энергетика Водородный показатель Водородоподобные атомы Водостойкость Водоэмульсионные краски Возбужденные состояния Возгораемость Воздух Воздуха разделение Возмущений теория Волновая функция Волокна природные Волокна химические Волокниты Вольта-потенциал Вольтамперометрия Вольфа перегруппировка Вольфрам Вольфрама галогениды Вольфрама гексафторид Вольфрама карбиды Вольфрама оксиды Вольфрама сплавы Вольфрама сульфиды Вольфраматы Вольфрамовые кислоты Вольфраморганйческие соединения Воля-циглера реакция Воски Воспламенение Воспламенение в пожарном деле Воспламенительные составы Восстановители Восстановительное аминйрование Восстановление Вращательные спектры Вревского законы Всесоюзное химическое общество Вспышки температура Втор.. Второе начало термодинамики Вуда сплав Вудворда реактив Вудворда реакция Вудворда-хофмана правила Вулканизация Вымораживание Выпаривание Вырождение энергетических уровней Высаливание Высокомодульные волокна Высокомолекулярные соединения Высокочастотное титрование Высокоэластическое состояние Высшие жирные кислоты Высшие жирные спирты Выщелачивание Вюрца реакция Вяжущие лекарственные средства Вяжущие материалы Вязкость Вязкотекучее состояние