DE918887C

DE918887C - Spinning solution

Info

Publication number: DE918887C
Application number: DE1950M0006125
Authority: DE
Inventors: George E Ham; Quirino A Trementozzi
Original assignee: Monsanto Chemicals Ltd
Current assignee: Monsanto Chemicals Ltd
Priority date: 1948-04-29
Filing date: 1950-09-23
Publication date: 1954-10-07
Also published as: GB660702A; BE488447A; FR983707A

Description

Die Erfindung betrifft eine Spinnlösung, die aus einem homogenen Gemisch von N, N-Dimethylpropionamid und einem Mischpolymer von 75 bis 97% Acrylsäurenitril, 2 bis i8%> Methacrylsäurenitril und 1 bis 10% Vinylacetat besteht.The invention relates to a spinning solution made from a homogeneous mixture of N, N-dimethylpropionamide and a copolymer of 75 to 97% acrylonitrile, 2 to 18%> Methacrylic acid nitrile and 1 to 10% vinyl acetate.

Es ist bekannt, daß Polyacrylsäurenitril und einige Mischpolymere des Acrylsäurenitrils sich ausgezeichnet zu Fäden verarbeiten lassen. Die bei der Fädenherstellung unter Verwendung von Acrylsäurenitrilpolymeren übliche Technik bedingt die Auflösung des Polymers in einem geeigneten Lösungsmittel, worauf die Lösung in ein Medium ausgepreßt wird, das das Lösungsmittel aus der Lösung aufnimmt und wobei das Polymer als zusammenhängendes Gebilde, z. B. als Faden, ausfällt. Obwohl viele Mittel zum Lösen von Acrylsäurenitrilmischpolymeren vorgeschlagen worden sind, ist die Mehrzahl von ihnen wegen ihrer hohen Kosten, der Schwierigkeit ihrer Wiedergewinnung zwecks erneuter Verwendung als Lösungsmittel oder wegen der ungeeigneten Viskositäten der erhaltenen Lösungen unverwendbar.It is known that polyacrylonitrile and some copolymers of acrylonitrile are Can be easily processed into threads. The threads used in the manufacture of The technique customary for acrylonitrile polymers requires the dissolution of the polymer in a suitable one Solvent, whereupon the solution is pressed into a medium that removes the solvent from the Absorbs solution and wherein the polymer as a cohesive structure, z. B. as a thread fails. Although many means of dissolving acrylonitrile copolymers have been proposed the majority of them are because of their high cost, the difficulty of their recovery for re-use as a solvent or because of the unsuitable viscosities of the obtained Solutions cannot be used.

Die Erfindung betrifft nun die Auswahl eines Lösungsmittels, das zur Herstellung einer Spinnlösung imstande ist, Mischpolymerisate des Acrylsäurenitrils mit kleineren Anteilen Methacrylsäurenitril und Vinylacetat aufzulösen, so daß man synthetische Fäden von hoher Festigkeit aus Acrylsäurenitrilmischpolymeren erhält.The invention now relates to the selection of a solvent which is used to produce a spinning solution is able to produce copolymers of acrylonitrile with smaller proportions of methacrylonitrile and vinyl acetate dissolve, so that one can make synthetic threads of high strength Acrylonitrile copolymers obtained.

Als ein derartiges Lösungsmittel ist N, N-Dimethylpropionamid zur Herstellung von Spinnlösungen aus Mischpolymeren, die 75 bis 97% Acrylsäurenitril, 2 bis 18% Methacrylsäurenitril und ι bis 10% Vinylacetat enthalten, geeignet.One such solvent is N, N-dimethylpropionamide for making dope from copolymers containing 75 to 97% acrylonitrile, 2 to 18% methacrylonitrile and contain up to 10% vinyl acetate, suitable.

Im Hinblick auf den späteren Verwendungszweck, die Herstellung von Acrylsäurenitrilfäden, ist bei dem hierfür zu benutzenden Kunststoffgemisch das Molekulargewicht von entscheidender Bedeutung. Die Mischpolymere sollten ein Molekulargewicht über io ooo und vorzugsweise über 25 000 haben. Diese Molekulargewichte werden in üblicher Weise durch Viskositätsmessungen in geeigneten Lösungsmitteln festgestellt. Es ist auch sehr vorteilhaft, Mischpolymere zu verwenden, die besonders mit Bezug auf die Zusammensetzung und auf das Molekulargewicht wesentlich gleichförmig sind. Diese gleichförmigen Mischpolymere ermöglichen ein fortlaufendes, ununterbrochenes •5 Spinnen unter Verminderung von Fädenbrüchen und Verstopfungen der Spinndüsen.With regard to the later intended use, the production of acrylonitrile threads, For the plastic mixture to be used for this purpose, the molecular weight is of decisive importance Meaning. The interpolymers should have a molecular weight of over 10,000, and preferably over Have 25,000. These molecular weights are in the usual way by viscosity measurements in suitable Solvents detected. It is also very advantageous to use mixed polymers that especially with respect to composition and molecular weight substantially uniform are. These uniform interpolymers allow a continuous, uninterrupted one • 5 spinning, reducing thread breaks and clogging of the spinnerets.

Bei der Herstellung der Mischung werden die Mischpolymere von Acrylsäurenitril, Methacrylsäurenitril und Vinylacetat in feinverteilter Form verwendet. Obgleich stückige· Polymere zu gewünschter Feinheit gemahlen werden können, benutzt man vorzugsweise bei der Herstellung der Mischpolymere eine Emulsionspolymerisation. Das Polymere wird in dem feinverteilten Zustand, in ^a5 dem es aus der Emulsion anfällt, verwendet. Dieses feinverteilte Polymer wird mit N, N-Dimethylpropionamid in irgendeiner Mischvorrichtung, z.B. in einen Teigmischer oder in einer üblichen Kautschukmischvorrichtung, gemischt. Um eine schnellere Auflösung zu bewirken, sollte auf 50 bis 150⁰ erhitzt werden. Länger dauerndes Erhitzen sowie eine Bewegung der Masse durch Umwälzen können in vielen Fällen die Bildung homogener Lösungen begünstigen. Es ist anzustreben, Lösungen hoher Konzentrationen der Polymere herzustellen, doch ist die höchstmögliche Konzentration vom Molekulargewicht des Polymers und von den Viskositätseigenschaften des Mischpolymerlösungsmittelgemisches abhängig. Will man beim Spinnen Fäden mit günstigsten physikalischen Eigenschaften erzielen, so werden Polymere mit Molekulargewichten über 25 000 verwendet. Solche Polymere können aber nur in relativ geringer Menge in N, N-Dimethylpropionamid gelöst werden, ohne die praktisch brauchbaren Viskositätswerte zu überschreiten. Da nur 5% Mischpolymere in einer derartigen Spinnlösung zugegen sind, sind solche niedrigen Konzentrationen unerwünscht, weil sehr viel Lösungsmittel während des Spinnvorganges aus der Lösung entfernt werden muß, wodurch sich die Lösungsmittelwiedergewinnungskosten vergrößern und auch die Spinngeschwindigkeiten vermindert werden und die für die Kongulation erforderliche Zeit verlängert wird. Die Konzentration an Mischpolymeren in der Spinnlösung liegt gewöhnlich zwischen 8 und 20%, aber Konzentrationen bis zum Maximum sind möglich. Die günstigste Konzentration für das Polymer wird dadurch am besten ermittelt, daß man ein gleichförmiges Polymer mit hohem Molekulargewicht und mit guten fädenbildenden Eigenschaften auswählt und eine gegebene Menge in so wenig wie möglich N, N-Dimethylpropionamid löst und mit dieser Lösung Spinnproben ausführt.In the preparation of the mixture, the mixed polymers of acrylonitrile, methacrylonitrile and vinyl acetate are used in finely divided form. Although lumpy polymers can be ground to the desired fineness, emulsion polymerization is preferably used in the preparation of the copolymers. The polymer is in the finely divided state, in ^a 5 which is obtained from the emulsion. This finely divided polymer is mixed with N, N-dimethylpropionamide in any mixing device, for example in a dough mixer or in a conventional rubber mixing device. In order to bring about a faster dissolution, it should be heated ^{to 50 to 150 0.} Prolonged heating and movement of the mass by circulation can in many cases favor the formation of homogeneous solutions. It is desirable to prepare solutions of high concentrations of the polymers, but the highest possible concentration will depend on the molecular weight of the polymer and the viscosity properties of the interpolymer solvent mixture. If filaments with the most favorable physical properties are to be achieved during spinning, polymers with molecular weights above 25,000 are used. Such polymers can only be dissolved in N, N-dimethylpropionamide in relatively small amounts without exceeding the viscosity values which can be used in practice. Since only 5% copolymers are present in such a spinning solution, such low concentrations are undesirable because a great deal of solvent must be removed from the solution during the spinning process, thereby increasing solvent recovery costs and also reducing spinning speeds and the time required for congulation is extended. The concentration of interpolymers in the spinning solution is usually between 8 and 20%, but concentrations up to the maximum are possible. The best concentration for the polymer is best determined by choosing a uniform polymer of high molecular weight and good filamentary properties, dissolving a given amount in as little N, N-dimethylpropionamide as possible and spinning samples with this solution.

Das Medium, in das beim Spinnen die Lösung ausgepreßt wird und welches das Lösungsmittel entfernt, kann entweder flüssig oder gasförmig sein. Man verwendet beim Naßspinnen Wasser, Alkohol, Salzlösungen oder andere Flüssigkeiten, die Lösungsmittel für N, N-Dimethylpropionamid sind, in denen aber das Mischpolymer unlöslich sein muß.The medium into which the solution is squeezed during spinning and which the solvent removed, can be either liquid or gas. Water is used in wet spinning, Alcohol, saline solutions, or other liquids that are solvents for N, N-dimethylpropionamide are, but in which the copolymer must be insoluble.

Bei Benutzung eines gasförmigen Mediums können Luft, Dampf, Stickstoff oder anderes Gas oder Gemische von Gasen, die bei Spinn temperaturen inert sind, als Medium angewandt werden. Dieses Verfahren arbeitet bei höheren Temperaturen, so daß das N, N-Dimethylpropionamid an der Oberfläche des Fadens verdampft. Die Höchsttemperatür entspricht etwa dem Siedepunkt des N, N-Dimethylpropionamids, weil die Verdampfung innerhalb des Fadens die Bildung von Blasen verursacht. Die Wärmeübertragung auf die Faser kann durch Konvektion von dem heißen Gasmedium oder durch Ausstrahlung von dem begrenzenden Kessel erfolgen, gewöhnlich jedoch durch beides.When using a gaseous medium, air, steam, nitrogen or other gas or Mixtures of gases that are inert at spinning temperatures can be used as a medium. This Process works at higher temperatures, so that the N, N-dimethylpropionamide on the surface of the thread evaporates. The maximum temperature corresponds approximately to the boiling point of N, N-dimethylpropionamide, because the evaporation within the thread causes the formation of bubbles. The heat transfer to the fiber can through Convection from the hot gas medium or by radiation from the limiting boiler, but usually both.

Claims

PATENT CLAIM:

Spinning solution consisting of a homogeneous mixture of N, N-dimethylpropionamide and a mixed polymer of 75 to 97% acrylonitrile, 2 to 18% methacrylonitrile and up to 10% vinyl acetate.

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