RU2044748C1

RU2044748C1 - Method for production of ion exchange polyacrylonitrile fiber

Info

Publication number: RU2044748C1
Application number: RU93008239A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Бараш; Т.Ф. Костина; М.П. Зверев
Original assignee: Научно-производственное объединение "Химволокно"
Priority date: 1993-02-11
Filing date: 1993-02-11
Publication date: 1995-09-27

Abstract

FIELD: various branches of technique. SUBSTANCE: origin polyacrylonitrile fiber is initially treated at 90-95 C by aqueous 10-25 solution of hydrazine hydrate. Then treatment within 20-90 min by aqueous solution which contains NaOH and NH₄OH at ratio 1:0.2-1.5 is carried out, concentration of NaOH being 15-35 g/l. EFFECT: improves efficiency of the method.

Description

Изобретение относится к технологии получения химических волокон с ионообменными свойствами, в частности полиакрилонитрильных, которые могут быть использованы в различных отраслях народного хозяйства для сорбции паров кислот и щелочей из газовоздушных сред, извлечения ионов металлов из водных растворов. The invention relates to a technology for the production of chemical fibers with ion-exchange properties, in particular polyacrylonitrile, which can be used in various sectors of the economy for sorption of acid and alkali vapors from gas-air media, the extraction of metal ions from aqueous solutions.

Известен способ получения ионообменных полиакрилонитрильных волокон путем гидразирования с последующим щелочным гидролизом промышленного волокна нитрон. Для придания ионообменных свойств щелочной гидролиз предложено осуществлять 5-20% -ным водным раствором NaOH при 60-100^оС в течение 5-60 мин [1] В указанном способе процесс гидразирования осуществляют в несколько стадий с предварительным набуханием волокна в органическом растворителе.A known method of producing ion-exchange polyacrylonitrile fibers by hydration followed by alkaline hydrolysis of industrial nitron fibers. For imparting ion-exchange properties offered for carrying out alkaline hydrolysis of 5-20% aqueous NaOH solution at 60-100 ^{° C} for 5-60 min [1] In the method gidrazirovaniya process is carried out in several stages with pre-swollen fibers in an organic solvent.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, согласно которому гидразирование осуществляют путем обработки волокна нитрон 20-25%-ным водным раствором гидразингидрата при 90^оС [2] Для второй стадии стадии щелочного гидролиза используют 5-10%-ный раствор щелочи. В процессе гидролиза волокна в растворе щелочи накапливается аммиак, однако общая щелочность среды практически не меняется, поскольку в процессе реакции расходуется едкий натр.The closest to the proposed is a method in which processing is performed by gidrazirovanie fiber nitrone 20-25% aqueous solution of hydrazine hydrate at ⁹⁰ ° C [2] For the second step an alkali hydrolysis step using 5-10% alkali solution. During the hydrolysis of the fiber, ammonia accumulates in the alkali solution, however, the total alkalinity of the medium remains practically unchanged, since sodium hydroxide is consumed during the reaction.

При таком способе гидролиза необходима достаточно высокая, постоянно поддерживаемая концентрация NaOН в растворе (50-100 г/л), что приводит к высокому расходу щелочи. При уменьшении концентрации NaOН значительно возрастает время щелочного гидролиза и снижаются достигаемые при этом значения статической обменной емкости (СОЕ) волокна. With this method of hydrolysis, a sufficiently high, constantly maintained concentration of NaOH in solution (50-100 g / l) is required, which leads to a high consumption of alkali. With a decrease in the concentration of NaOH, the time of alkaline hydrolysis increases significantly and the values of the static exchange capacity (SOE) of the fiber achieved are reduced.

Техническая задача изобретения создание более экономического процесса получения ионообменного волокна путем сокращения расхода едкого натра при сохранении высоких значений статической обменной вязкости. The technical task of the invention is the creation of a more economic process for producing ion-exchange fibers by reducing the consumption of caustic soda while maintaining high values of static exchange viscosity.

Задача решается за счет того, что в способе получения ионообменного полиакрилонитрильного волокна гидразированием исходного волокна водным раствором гидразингидрата при повышенной температуре с последующим щелочным гидролизом водным раствором щелочи, щелочной гидролиз осуществляют водным раствором смеси NaOН и NH₄OН при соотношении 1:0,2-1,5 соответственно при 60-80^оС в течение 20-90 мин, при этом концентрация NaOН составляет 15-35 г/л, а гидразидирование проводят 10-25%-ным водным раствором гидразингидрата при 90-95^оС. Согласно предлагаемому способу присутствие NaOН в растворе обеспечивает более мягкое и равномерное протекание процесса гидролиза, обеспечивает снижение расхода NaOН на 30-50% и облегчает получение катионообменного и амфотерного волокна с заданным значением СОЕ.The problem is solved due to the fact that in the method for producing ion-exchange polyacrylonitrile fiber by hydration of the initial fiber with an aqueous solution of hydrazine hydrate at an elevated temperature followed by alkaline hydrolysis with an aqueous alkali solution, alkaline hydrolysis is carried out with an aqueous solution of a mixture of NaOH and NH ₄ OH in a ratio of 1: 0.2-1 5, respectively, at 60-80 ^{° C} for 20-90 min, and the NaOH concentration is 15-35 g / l, and gidrazidirovanie spend 10-25% aqueous solution of hydrazine hydrate at 90-95 ^C. According to the proposed method the presence of NaOH in solution provides a more gentle and uniform flow of the hydrolysis process reduces NaOH consumption by 30-50%, and facilitates the preparation of amphoteric and cation exchange fibers with a predetermined value CDE.

Изобретение иллюстрируется примерами. The invention is illustrated by examples.

П р и м е р 1. Полиакрилонитрильное волокно нитрон в виде штапеля с длиной резки 70 мм в количестве 13 кг загружают в корзину аппарата химической модификации и обрабатывают 25%-ным водным раствором гидразингидрата при 90^оС в течение 90 мин. После промывки волокно в том же аппарате обрабатывают водным раствором NaOН в NH₄ при соотношении компонентов 1:0,2 концентрации NaOН 35 г/л и температуре 60^оС в течение 90 мин. После промывки получают волокно с СОЕ 5,6 ± 0,5 кг-экв/г.EXAMPLE EXAMPLE 1 Polyacrylonitrile fiber nitrone a staple cutting a length of 70 mm in an amount of 13 kg was charged in the cart apparatus chemical modification and treated with 25% aqueous solution of hydrazine hydrate at ⁹⁰ ° C for 90 min. After washing, the fibers in the same apparatus was treated with aqueous NaOH in NH ₄ at a ratio of 1: 0.2 NaOH concentration of 35 g / l and a temperature of 60 ^{° C} for 90 min. After washing, a fiber with a SOE of 5.6 ± 0.5 kg-equiv / g is obtained.

Расход NaOН cоставляет 300 г/кг волокна. Для сравнения штапельное волокно нитрон, обработанное гидразингидратом при тех же условиях, подвергали щелочному гидролизу, используя раствор NaOН концентрацией 200 г/л, при 90^оС в течение 20 мин. После промывки получают волокно с СОЕ 5,6 ± 1 мг-экв/г.The consumption of NaOH is 300 g / kg fiber. For comparison staple fiber nitrone, treated with hydrazine hydrate under the same conditions, were subjected to alkaline hydrolysis using a solution of NaOH concentration of 200 g / l, at ⁹⁰ ° C for 20 min. After washing, a fiber with a SOE of 5.6 ± 1 mEq / g is obtained.

Раствор щелочи составляет 700 г/кг волокна. The alkali solution is 700 g / kg fiber.

П р и м е р 2. Штапельное волокно нитрон обрабатывают 10%-ным водным раствором гидразингидрата при 95^оC согласно примеру 1. После промывки проводят гидролиз волокна водным раствором NaOН и NH₄OН при массовом соотношении компонентов 1:1,4 концентрации NaOН 25 г/л при 80^оС в течение 20 мин. Волокно промывают и анализируют. СОЕ готового волокна 4,5 ± 0,3 мг-экв/г. Расход щелочи составляет 260 г/кг волокна.PRI me R 2. The staple fiber nitron is treated with a 10% aqueous solution of hydrazine hydrate at 95 ^about C according to example 1. After washing, the fiber is hydrolyzed with an aqueous solution of NaOH and NH ₄ OH at a mass ratio of components of 1: 1.4 concentration of NaOH 25 g / l at ⁸⁰ ° C for 20 min. The fiber is washed and analyzed. SOE of the finished fiber 4.5 ± 0.3 mEq / g Alkali consumption is 260 g / kg fiber.

П р и м е р 3. Согласно примеру 2 осуществляют гидразидирование штапельного волокна нитрон. После промывки проводят гидролиз волокна водным раствором NaOН и NH₄OН при массовом соотношении компонентов 1:1,5 концентрации NaOН 15 г/л при 80^оС в течение 60 мин. Волокно промывают и анализируют. СОЕ готового волокна 5,2 ± 0,3 мг-экв/г. Расход щелочи составляет 230 г/кг волокна.PRI me R 3. According to example 2, carry out the hydrazidation of staple fiber nitron. After washing, the fiber is hydrolyzed with aqueous NaOH and NH ₄ OH at a weight ratio of 1: 1.5 NaOH concentration of 15 g / l at ⁸⁰ ° C for 60 min. The fiber is washed and analyzed. SOE of the finished fiber 5.2 ± 0.3 mEq / g. Alkali consumption is 230 g / kg fiber.

Claims

METHOD FOR PRODUCING ION EXCHANGE POLYACRYLONITRILE FIBER by treating the initial fiber first with an aqueous solution of hydrazine hydrate at elevated temperature, and then with an aqueous solution of NaOH, characterized in that a 10 25% solution of hydrazine hydrate is used at 90 95 ^o C, and the second treatment is carried out at 60 80 ^o C in during 20-30 min with a solution additionally containing NH ₄ OH at a mass ratio of NaOH and NH ₄ OH 1 0.2 1.5 and a concentration of NaOH in the solution of 15 35 g / l.