PL88193B2 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wlókien wiskozowo-krzemionkowych przeznaczonych do produkcji wlókien termoodpornych.Czasopisma „Journal of Polymer Science", Port C 19, 267 (1967) oraz „Skinners Record" 40, 416 (1966) podaja sposoby otrzymywania wlókien weglowych, grafitowych oraz weglowo-krzemowych opartych na kontrolowanej pirolizie wlókien celulozowych.Sposób wytwarzania wlókien celulozowo-krzemionkowych wedlug wynalazku polega na tym, ze do wiskozy otrzymanej znanym sposobem wprowadza sie krzemiany lub polikrzemiany metali alkalicznych, jak sodu czy potasu lub ich mieszanin, w takiej ilosci, by zawartosc krzemionki we wlóknach w przeliczeniu na a-celuloze wynosila 2-40% wagowych, po czym roztwór homogenizuje sie oraz formuje wlókna w procesie jednokapielowym lub dwukapielowym.Celuloze o stopniu polimeryzacji 800-1500 poddaje sie merceryzacji wodorotlenkiem sodowym o stezeniu 200-250 g/l w prasach merceryzacyjnych w ciagu 60 minut. Otrzymana alkaliceluloze o wspólczynniku odpraso¬ wania 2,5-3,0 poddaje sie rozdrabnianiu wszarpaczach w temperaturze 20-26°C. Do dojrzalej alkalicelulozy wprowadza sie 40-50% wagowych CS2 w stosunku do a-celulozy i przeprowadza siarczkowanie w gniotowni- kach lub baratach w temperaturze 20-30°C wciagu 120-240 minut. Otrzymany ksantogenian rozpuszcza sie w wodnym roztworze wodorotlenku sodowego o takim stezeniu, aby zawartosc NaOH w wiskozie wynosila 6-8%. Do wiskozy wprowadza sie sole kwasu krzemowego w takich ilosciach, aby zawartosc krzemionki we wlóknie w przeliczeniu na a-celuloze wynosila 2-40%. Sole kwasu krzemowego wprowadza sie w postaci roztworów wodnych krzemianów lub polikrzemianów sodu, potasu lub ich mieszaniny. Po wprowadzeniu do wiskozy krzemianów roztwór homogenizuje sie, filtruje i odpowietrza.Z tak otrzymanego roztworu przedzalniczego zawierajacego 6-7% a-celulozy, o gestosci 1,08-1,11 g/dcm3, liczbie podstawienia y = 40-50, lepkosci 65-90 sekund, dojrzalosci do 15°H (Hottenrotha), zawartosci NaOH 5-6%, formuje sie wlókna wiskozowo-krzemionkowe w procesie jednokapielowym lub2 88 193 dwukapielowym. Formowanie wlókien w procesie jednokapielowym przebiega w temperaturze 50—52 C, nato¬ miast w procesie dwukapielowym, kapiel koagulacyjna posiada temperature 54—56°C, zas kapiel plastyfikacyjna temperature 85-95°C. Otrzymane w ten sposób wlókno poddaje sie znanemu procesowi obróbki wykonczalni- czej, to jest odgazowaniu, plukaniu, odsiarkowaniu, bieleniu i ozywianiu w warunkach analogicznych jak klasyczne wlókno wiskozowe.W przypadku otrzymania wlókien wedlug wynalazku o zawartosci Si02 powyzej 10% wprowadza sie do poszczególnych etapów otrzymywania wlókien lub jednego z nich, to jest alkalicelulozy, w trakcie rozpuszczania ksantogenianu celulozy lub do gotowej wiskozy modyfikatory w postaci aminopolioksyetylenoglikolu o masie czasteczkowej 2000 lub polioksyetylenoglikolu o masie czasteczkowej 1500. Modyfikatory wprowadza sie w ilosci 0,2-0,9% w przeliczeniu na a-celuloze. Modyfikatory te dzialaja hamujaco na rozklad wiskozy zachodzacy w trakcie formowania wlókien w kapieli przedzalniczej co umozliwia stosowanie podczas formowa¬ nia wlókien rozciagu wlókien 70—100%.Wlókna wiskozowo-krzemionkowe otrzymane sposobem wedlug wynalazku zawieraja 2—30% Si02. Duza zawartosc Si02 we wlóknie osiaga sie przy stosowaniu modyfikatora, zwlaszcza w procesie dwukapielowego formowania wlókien. Wytrzymalosc wlókien w stanie suchym wynosi 1,7—3,7 G/den przy wydluzeniu zrywaja¬ cym 4-20%.Otrzymane sposobem wedlug wynalazku wlókna wiskozowo-krzemionkowe sa stosowane jako pólproduk¬ ty do otrzymywania na drodze kontrolowanej pirolizy wlókien weglowo-krzemowych odpornych na dzialanie temperatury ponad 2000°C, nawet w warunkach termoutleniajacych.Przyklad I. 10 czesci wagowych rozdrobnionej celulozy o stopniu polimeryzacji 800 zadano 100 czesciami wagowymi NaOH o stezeniu 17,5% oraz mieszano wciagu 60 minut w temperaturze 20—22°C.Otrzymana alkaliceluloze odcisnieto do stopnia odprasowania 3, po czym dodano 2,6 czesci wagowych dwusiarczku wegla, a nastepnie uruchomiono mieszadlo. Proces siarczkowania prowadzono w ciagu 2,5 godzin w temperaturze 20°C. Otrzymany w ten sposób ksantogenian celulozy rozpuszczono w 100 czesciach wagowych NaOH o stezeniu 4%, po czym powstaly roztwór wiskozy homogenizowano wciagu 60 minut w temperaturze —22°C. Nastepnie wprowadzono 20 czesci wagowych wodnego roztworu krzemianu sodowego o stezeniu 65% i ponownie homogenizowano, mieszajac roztwór wciagu 30 minut, nastepnie zas odpowietrzano go wciagu 2 godzin. Otrzymany roztwór przedzalniczy zawieral 7% a-celulozy i liczbe podstawienia 7 = 50. Z roztworu tego formowano wlókna w kapieli koagulacyjnej zawierajacej 130 g/l H2S04, 10 g/l ZhS04 i 320 g/l Na2S04, w temperaturze 50°C, z szybkoscia 60 m/minute. Otrzymane wlókna zawieraly 10% Si02 i posiadaly wytrzyma¬ losc 2,5 G/den przy wydluzeniu 18%.Przyklad II. Alkaliceluloze o stopniu odprasowania 2,5 jak w przykladzie I, lecz o stopniu polimeryzacji wyjsciowej celulozy 1000, poddano dojrzewaniu wciagu 6 godzin w temperaturze 25—30°C, a nastepnie dodano 3 czesci wagowe CS2 i siarczkowano w temperaturze 22°C, po czym 10 czesci wagowych otrzymanego ksantogenianu zadawano mieszanina skladajaca sie z 50 czesci wagowych NaOH o stezeniu 4% i 10 czesci wagowych polikrzemianu sodowego o zawartosci suchej masy 64%. Takprzygotowany roztwór homogeni¬ zowano wciagu 6 godzin, az do otrzymania jednorodnego plynu przedzalniczego, z którego nastepnie uformow* ano wlókna w sposób analogiczny jak w przykladzie I.Otrzymane wlókna zawieraly 5,6% Si02 i posiadaly wytrzymalosc 2,7 G/den przy wydluzeniu 18%.Przyklad III. 10 czesci wagowych ksantogenianu otrzymanego w sposób opisany w przykladzie 11 rozpuszczono w mieszaninie zlozonej z 75 czesci wagowych NaOH o stezeniu 4% i 5 czesci wagowych roztworu polikrzemianu sodowego o zawartosci suchej masy 64%. Po 6 godzinach mieszania otrzymano roztwór przedzalniczy, z którego uformowano wlókna w warunkach podanych w przykladzie I.Otrzymane wlókna zawieraly 4,5% Si02, zas ich wytrzymalosc wynosila 2,7 G/den przy wydluze niu18%.Przyklad IV. 10 czesci wagowych ksantogenianu otrzymanego jak w przykladzie I rozpuszczono wciagu 6godzin w 100 czesciach wagowych NaOH o stezeniu 4%. Nastepnie wprowadzono do roztworu 20 czesci wagowych polikrzemianu sodowego o zawartosci suchej masy 64% oraz homogenizowano, po czym uformowano wlókna w sposób analogiczny jak w przykladzieI. 1 Otrzymane wlókna zawieraly 4,2% Si02, zas ich wytrzymalosc wynosila 2,1 G/den przy wydluze¬ niu 20%.Przyklad V. Celuloze o stopniu polimeryzacji 1200 merceryzowano lugiem sodowym o stezeniu 23% w temperaturze 18-20°C wciagu 60 minut, nastepnie alkaliceluloze odprasowano i rozdrabniano wszarpaczu w ciagu 180 minut, w temperaturze 20-26°C. W czasie rozdrabniania alkalicelulozy dodawano do roztworu 0,3% wagowych w stosunku do masy a-celulozy, aminopoliolcsyetylenoglikolu o masie czasteczkowej 2000 (BeroI Visco). Rozdrobniona alkaliceluloze poddano dojrzewaniu w temperaturze 26°C, a nastepnie siarczkowaniu za88193 3 pomoca CS2 w takich warunkach, przy których liczba podstawienia osiagnela wartosc 75. 10 czesci wagowych tak otrzymanego celulozoksantogenianu sodowego rozpuszczono w 80 czesciach wagowych NaOH o stezeniu 4% zawierajacego 0,1% aminopolioksyetylenoglikolu. Nastepnie do tak otrzymanego roztworu wprowadzono 25 czesci wagowych wodnego roztworu polikrzemianu sodowego. Otrzymano wiskoze o zawartosci a-celulo- zy —6,5%, NaOH —6%, Si02 —11% w przeliczeniu na a-celuloze oraz lepkosci równej 90 sekund. Z wiskozy uformowano wlókna w procesie dwu kapielowym. Pierwsza kapiel koagu lacyjna, o temperaturze 55°C, zawierala 80 g/l H2S04, 70 g/J ZnS04 i 175 g/l Na2S04, natomiast kapiel plastyfikacyjna o temperaturze 90°C zawierala 40 g/l H2S04,10 g/l ZnS04 i 60 g/l Na2S04. Wlókna formowano z szybkoscia 60 m/minute.Otrzymane w ten sposób wlókna zawieraly 8% Si02/ zas ich wytrzymalosc byla równa 3,2 G/den przy wydluzeniu 3,9%.Przyklad VI. Do wiskozy otrzymanej zgodnie z opisem podanym w przykladzie V wprowadzono 45 czesci wagowych rozwtoru wodnego polikrzemianu potasowego. Zawartosc Si02 w wiskozie w przeliczeniu na a-celuloze byla równa 20%. Calosc roztworu homogenizowano i odpowietrzano oraz uformowano wlókna w procesie dwukapielowym jak w przykladzie V z ta róznica, ze do kapieli koagulacyjnej wprowadzono 0,3 g/l polioksyetylenoglikolu o masie czasteczkowej 1500 (Berol Glico).Otrzymane wlókna zawieraly 18% Si02, a ich wytrzymalosc wynosila 3,7'jG/den przy wydluzeniu 6,9%. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania wlókien wiskozowo-krzemionkowych, polegajacy na merceryzacji celulozy, siarczkowaniu alkalicelulozy oraz formowaniu wlókien w kapieli koagulacyjnej i plastyfikujacej, znamien¬ ny tym, ze do wiskozy wprowadza sie krzemiany lub polikrzemiany metali alkalicznych jak sodu czy potasu lub ich mieszanin, w takiej ilosci, by zawartosc krzemionki we wlóknie w przeliczeniu na mase a-celulozy wynosila 2—40% wagowych, po czym roztwór homogenizuje sie oraz formuje wlókna w procesie jednokapielo- wym lub dwukapielowym.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do poszczególnych etapów formowania wlókien lub jednego z nich wprowadza sie 0,2—0,9% wagowych w przeliczeniu na a-celuloze modyfikatora w postaci aminopolioksyetylenoglikolu o masie czasteczkowej 2000 lub polioksyetylenoglikolu o masie czasteczko¬ wej 1500. PL