RU2522337C1 - Синтетические нити с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения - Google Patents

Синтетические нити с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения Download PDF

Info

Publication number
RU2522337C1
RU2522337C1 RU2012153927/05A RU2012153927A RU2522337C1 RU 2522337 C1 RU2522337 C1 RU 2522337C1 RU 2012153927/05 A RU2012153927/05 A RU 2012153927/05A RU 2012153927 A RU2012153927 A RU 2012153927A RU 2522337 C1 RU2522337 C1 RU 2522337C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
friction
threads
low coefficient
chemical resistance
yarns
Prior art date
Application number
RU2012153927/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012153927A (ru
Inventor
Наталия Петровна Пророкова
Светлана Юрьевна Вавилова
Татьяна Юрьевна Кумеева
Андрей Павлович Морыганов
Вячеслав Михайлович Бузник
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук (ИХР РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук (ИХР РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук (ИХР РАН)
Priority to RU2012153927/05A priority Critical patent/RU2522337C1/ru
Publication of RU2012153927A publication Critical patent/RU2012153927A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2522337C1 publication Critical patent/RU2522337C1/ru

Links

Landscapes

  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологии получения синтетических нитей с высокими хемостойкостью и гидрофобностью и низким коэффициентом трения и может быть использовано в химической промышленности. Нить представляет собой полимерную матрицу, на поверхности которой расположен слой политетрафторэтилена толщиной 0,5-6 мкм. Полимерная матрица выполнена из различных термопластичных полимеров. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности, гидрофобности и устойчивости к деформационным воздействиям нитей и низкой их себестоимости. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

Description

Введение
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к получению синтетических нитей с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения для производства текстильных материалов технического назначения, работающих в жестких технологических условиях, таких, например, как фильтрация горячих газов, сильно агрессивных жидкостей, а также предназначенных для кислотоупорной набивки для сальников центробежных насосов.
Уровень техники
Известны композиция и способ получения комплексных полипропиленовых нитей на основе формования их из расплава смеси полипропилена с порошком политетрафторэтилена (Патенты RU №№2394945, опубл. 2010 г. и 24113120, опубл. 2011 г.), обеспечивающие повышение прочности и гидрофобности полипропиленовых нитей. Однако этот способ не приводит к существенному повышению хемостойкости полипропиленовых нитей и не обеспечивает снижения их коэффициента трения до очень низкого уровня, присущего фторопласту, и необходимого для набивки сальников центробежных насосов.
Известны сальниковые волокнистые набивки из хлопчатобумажных, лубяных (лен, конопля, джут), асбестовых, капроновых, полипропиленовых, углеродных волокон, пропитанных суспензией фторопласта - 4 (политетрафторэтилена) (Основы герметологии: тексты лекций / А.А.Скаскевич, В.А.Струк. - Гродно: ГрГУ, 2010. - 140 с.). Пропитка суспезией фторопласта осуществляется многократно под вакуумом с промежуточными операциями термообработки: сушкой и спеканием (ГОСТ 24368-80). Изготовление пропитанных фторопластом сальниковых набивок осуществляется по очень сложной технологии, требует большого расхода энергии.
Известен способ получения фильтровального материала методом пропитки ткани смесью дисперсии фторопласта, кремнийорганической эмульсии и анионактивного ПАВ, который обеспечивает получение ткани с высокой фильтрующей способностью (Патент RU №2079341, опубл. 1997 г.). В результате такой обработки на нити остается покрытие, состоящее из смеси фтор- и кремнийсодержащих полимеров. Однако такая ткань не обладает достаточно высокими показателями хемостойкости и низкими коэффициентами трения.
Известен способ получения волокна из ацетонорастворимого фторопласта - фторлона (Роговин З.А. Основы химии и технологии химических волокон, т.2, М.: Химия, 1974, 344 с.; Варшавский В.Я. Волокна из фторсодержащих полимеров / в кн.: Карбоцепные синтетические волокна // под ред К.Е.Перепелкина, М.-Л.: Химия, 1972, 589 с., гл. 4; Энциклопедия полимеров, т.3. М.: Советская энциклопедия, 1977, с.790). Фторлон формуют по мокрому способу из 14-16%-ного раствора сополимера в ацетоне в водную ванну, содержащую 4-6% ацетона. Свежесформованное волокно, содержащее растворитель, вытягивают между дисками прядильной машины в 1,5-2 раза при нормальной температуре. Высушенную нить дополнительно вытягивают (в сумме в 16-20 раз) в среде глицерина при ~140°С, после чего вновь сушат с одновременной терморелаксацией при 140-150°С в течение 1 часа в условиях свободной усадки. Нити отличаются высокой устойчивостью к воздействию агрессивных сред, высокой гидрофобностью, низким коэффициентом трения. Однако их существенными недостатками является значительная экологическая опасность технологического процесса получения из-за использования ацетона, высокая себестоимость и весьма малый модуль упругости.
Наиболее близкими к изобретению по техническому существу являются нити из фторопласта (полифен) (Сигал М.Г., Козиорова Т.Н. Синтетические волокна из дисперсий полимеров, М.: Химия, 144 с.; Лазар М., Радо Р., Климан Н. Фторопласты // пер. со словацкого под ред. С.А.Яманова, М.-Л.: Энергия, 1965. - 262 с.; Энциклопедия полимеров, т.3. М.: Советская энциклопедия, 1977, с.787-790). Полифен получают по специально разработанной технологии, сущность которой заключается в формовании нити по мокрому способу из вспомогательного полимера (загустителя), наполненного частицами фторопласта. В качестве загустителей применяют или вискозу и формуют с использованием кислотно-солевой осадительной ванны, или поливиниловый спирт и формуют с использованием в качестве осадительной ванны концентрированных водных растворов сульфатов аммония, алюминия и натрия. Сформованные нити подвергают следующей отделке: в случае использования в качестве загустителя вискозы проводят промывку холодной и горячей водой и щелочную обработку, а нити, сформованные с использованием поливинилового спирта, обрабатывают в ацетилирующей ванне и промывают последовательно холодной и горячей водой. После отделки нити подвергают термической обработке (спеканию), которую проводят при температуре 360-400°C при перемещении нити по поверхности обогреваемого металлического ролика или пластины. Устройство для спекания имеет очень сложную конструкцию и представляет собой многоместную машину, оборудованную системой местного отсоса газообразных продуктов пиролиза, среди которых имеется фтористый водород и другие ядовитые вещества. В результате термообработки вспомогательный полимер разрушается и удаляется в виде газообразных продуктов, а частицы фторопласта спекаются, превращаясь в нить. После спекания нить подвергают ориентационному упрочнению - вытягиванию при температуре 330-400°C с кратностью 3-10 раз.
Полифеновые нити обладают высокой устойчивостью к действию агрессивных сред и низким коэффициентом трения. Существенными недостатками этих нитей являются крайне высокая сложность процесса их изготовления, энергоемкость, экологическая опасность их получения, очень большая себестоимость, малая прочность и невысокий модуль упругости, а также низкие устойчивость к эксплуатационным деформационным воздействиям и гидрофобность.
Сущность изобретения
Техническая задача заключается в разработке синтетических нитей с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения, обладающих также высокими прочностью, гидрофобностью и устойчивостью к эксплуатационным деформационным воздействиям, имеющих более низкую себестоимость и получаемых с помощью технологически простого, энергосберегающего и экологически безопасного процесса.
Поставленная задача решена разработкой синтетических нитей с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения, содержащих полимерную матрицу, на поверхности которой расположен слой фторопласта толщиной 0,5-6,0 мкм.
Техническим результатом является значительное упрощение способа изготовления нитей - процесс их производства по простоте технологии приближается к классическому способу формования синтетических термопластичных нитей из расплава. Отпадает необходимость в использовании большого количества вспомогательных полимеров и химических реагентов, специально сконструированного сложного оборудования. Значительно сокращается расход энергии на технологические цели. В частности, температура термической обработки нитей снижается с 360-400°C до 100-110°C. За счет ликвидации операции спекания, при которой выделяются чрезвычайно ядовитые продукты пиролиза фторопласта, среди которых имеется фтористый водород и т.п., существенно снижается экологическая опасность процесса получения нити. За счет отмеченных факторов в десятки раз уменьшается себестоимость нити. Относительная разрывная нагрузка нити возрастает в 3,7-5,8 раз при значительном увеличении модуля упругости. Значительно увеличивается устойчивость нитей к эксплуатационным деформационным воздействиям. Существенно возрастает гидрофобность нити.
Заявленные синтетические нити с комплексом улучшенных характеристик могут быть получены из различных термопластичных полимеров, например из полипропилена, полиэтилентерефталата, поликапроамида.
Фторопласт используют в виде суспензий Ф4Д (СТО 05807960-007-2010), Ф-4ДВ (ТУ 6-05-1246), Ф-4МД-А, Ф-4МД-Б (ТУ 6-05-2012) или их аналогов Teflon 30, Fluon AD, Hostaflon TF5000, Polyflon D. Толщину покрытия регулируют путем изменения концентрации ПТФЭ в суспензии.
Для обеспечения возможности дальнейшей переработки нитей можно использовать традиционно применяемые авиважные препараты, обладающие поверхностной активностью, например, алкамон ОС-2 на основе (алкилдиоксиэтилен)диметилдиэтиламмоний бензилсульфоната (ГОСТ 10106-75), алкамон ДС на основе алкоксидиметилдиэтилдиэтиламмоний метилсульфата (ТУ 6-14-1059-83), триамон на основе трис(2-гидроксиэтил)метиламмоний метилсульфата (ТУ 6-14-1059-83).
Свойства заявленных синтетических нитей и нити-прототипа контролировались одинаково:
- Хемостойкость (устойчивость нитей к действию агрессивных сред) оценивали по уменьшению разрывной нагрузки нитей (%) после 24-часового воздействия щелочи (40%-ного раствора NaOH), минеральной кислоты (98%-ной H2SO4) и минеральной кислоты-окислителя (40%-ной HNO3). По уменьшению разрывной нагрузки нитей величину их хемостойкости подразделяли на следующие категории: 0% - высокая стойкость; 20% - удовлетворительная стойкость; 40% - устойчивы не во всех случаях; 60% - недостаточно стойки; 80% - нестойки. При высокой химической нестойкости возможно полное растворение нити.
- Коэффициент трения нитей определяли с помощью прибора В.В.Талепаровской.
- О прочности нитей судили по разрывной нагрузке (сН/текс), которую, так же как и модуль упругости (Н/мм2), определяли на разрывной машине РМ-3-1.
- Устойчивость нитей к эксплуатационным деформационным воздействиям оценивали по уменьшению разрывной нагрузки после 10 циклов истирающего воздействия на приборе ПТ-4.
- Толщину покрытия определяли методом оптической микроскопии по разнице диаметров поперечных срезов нитей с покрытием из фторопласта и без покрытия.
Пример получения нитей из полипропилена.
Гранулят полипропилена из бункера подают в цилиндр экструдера, где он транспортируется шнеком к выходу. При этом за счет внешнего обогрева гранулы плавятся, и расплав гомогенизируется. Расплав подают шнеком к фильерам и продавливают через них.
На горячую поверхность свежесформованных полипропиленовых текстильных нитей окунанием наносят смесь равных количеств водной суспензии ПТФЭ концентрации 3-60 г/л и алкамона и наматывают их на бобину.
Свежесформованные нити подвергают ориентационному вытягиванию при традиционно используемых температурах (100-140°C) при кратности вытягивания 3-15. Вытянутые нити термофиксируют при традиционно используемых температурах (100-110°CС), получая готовые полипропиленовые нити. На готовые нити наносят замасливатель и наматывают их на бобину.
Пример получения нитей из полиэтилентерефталата.
Гранулят полиэтилентерефталата из бункера подают в цилиндр экструдера, где он транспортируется шнеком к выходу. При этом за счет внешнего обогрева гранулы плавятся, и расплав гомогенизируется и продавливается через фильеры. На горячую поверхность свежесформованных полиэфирных текстильных нитей окунанием наносят смесь равных количеств водной суспензии ПТФЭ концентрации 3-60 г/ли алкамона и наматывают их на бобину.
Свежесформованные нити подвергают ориентационному вытягиванию при традиционно используемых температурах (120-160°C) при кратности вытягивания 3-15. Вытянутые нити термофиксируют при традиционно используемых температурах (110-140°C), получая готовые полиэтилентерефталатные нити. На готовые нити наносят замасливатель и наматывают их на бобину.
Пример получения нитей из поликапроамида.
Гранулят поликапроамида из бункера подают в цилиндр экструдера, где он транспортируется шнеком к выходу. При этом за счет внешнего обогрева гранулы плавятся, и расплав гомогенизируется. Расплав подают шнеком к фильерам. Формование осуществляют в атмосфере инертного газа.
Расплав продавливают через фильеры. На горячую поверхность свежесформованных полиамидных нитей окунанием наносят смесь равных количеств водной суспензии ПТФЭ концентрации 3-60 г/л и алкамона и наматывают их на бобину.
Свежесформованные нити подвергают ориентационному вытягиванию при традиционно используемых температурах (140-180°C) при кратности вытягивания 3-15. Вытянутые нити термофиксируют при традиционно используемых температурах (120-150°C), получая готовые поликапроамидные нити. На готовые нити наносят замасливатель и наматывают их на бобину.
Свойства полипропиленовых, полиэфирных и полиамидных нитей с покрытием из фторопласта, а также полифеновых нитей, полученных по способу-прототипу, приведены в таблицах, соответственно, 1, 2, 3.
Таблица 1
Свойства полипропиленовых нитей с политетрафторэтиленовым покрытием
№ п/п Концентрация суспензии фторопласта, г/л Кратность ориентационного вытягивания, разы Толщина покрытия, мкм Уменьшение разрывной нагрузки после 24-часового воздействия, % Коэффициент трения Краевой угол смачивания, град. Разрывная на грузка, сН/текс Модуль упругости, Н/мм2 Уменьшение разрывной нагрузки после 10 циклов истирания, %
40%-ного NaOH 98%-ной H2SO4 40%-ной HNO3
1 3 8 0,5 0 0 0 0,04 129 53,2 738 5,0
2 30 8 3,0 0 0 0 0,04 132 61,8 771 4,0
3 60 8 6,0 0 0 0 0,04 127 53,7 758 6,0
4 30 3 4,0 0 0 0 0,04 128 54,9 748 5,0
5 30 15 2,5 0 0 0 0,04 129 58,6 742 6,0
6* (сравнительный пример) 4 60 25 40 0,30 88 47,5 665 6,0
7** (сравнительный пример) 30 4 от 0 до 25 (покрытие не сплошное 60 25 40 0,41 88 34,3 451 19,0
8 (прототип) 4 0 0 0 0,04 110 16,8 346 26,0
*) полипропиленовая нить без покрытия
**) нанесение суспензии политетрафторэтилена не на свежесформованную горячую, а на готовую нить с последующей термообработкой
Таблица 2
Свойства полиэфирных нитей с политетрафторэтиленовым покрытием
№ п/п Концентрация суспензии фторопласта, г/л Кратность ориентациионного вытягивания, разы Толщина покрытия, мкм Уменьшение разрывной нагрузки после 24-часового воздействия, % Коэффициент трения Краевой угол смачивания, град. Разрывная нагрузка, сН/текс Модуль упругости, Н/мм2 Уменьшение разрывной нагрузки после 10 циклов истирания, %
40%-ного NaOH 98%-ной H2SO4 40%-ной HNO3
1 3 8 0,5 0 0 0 0,04 116 68,3 617 4,0
2 30 8 3,0 0 0 0 0,04 128 80,5 633 3,0
3 60 8 6,0 0 0 0 0,04 117 72,6 628 5,0
4 30 3 4,0 0 0 0 0,04 118 69,0 619 4,0
5 30 15 2,5 0 0 0 0,04 129 80,2 635 5,0
6* (сравнительный пример) 4 18 Полное растворение 80 0,25 72 61,0 556 5,0
7** (сравнительный пример) 30 4 от 0 до 25 (покрытие не сплошное 21 Полное растворение 80 0,37 72 49,3 486 12,0
8 (прототип) 4 0 0 0 0,04 110 16,8 346 26,0
*) полиэфирная нить без покрытия
**) нанесение суспензии политетрафторэтилена не на свежесформованную горячую, а на готовую нить с последующей термообработкой
Таблица 3
Свойства полиамидных нитей с политетрафторэтиленовым покрытием
№ п/п Концентрация суспензии фторопласта, г/л Кратность ориентациионного вытягивания, разы Толщина покрытия, мкм Уменьшение разрывной нагрузки после 24-часового воздействия, % Коэффициент трения Краевой угол смачивания, град. Разрывная нагрузка, сН/текс Модуль упругости, Н/мм2 Уменьшение разрывной нагрузки после 10 циклов истирания, %
40%-ного NaOH 98%-ной
H2SO4
40%-ной HNO3
1 3 8 0,5 0 0 0 0,04 114 81,4 1113 4,0
2 30 8 3,0 0 0 0 0,04 130 97,2 1162 3,0
3 60 8 6,0 0 0 0 0,04 119 88,6 1142 5,0
4 30 3 4,0 0 0 0 0,04 118 80,6 1096 4,0
5 30 15 2,5 0 0 0 0,04 132 101,3 1171 5,0
6* (сравнительный пример) 4 12 Полное растворение Полное растворение 0,18 72 61,0 556 5,0
7** (сравнительный пример) 30 4 от 0 до 25 (покрытие не сплошное 12 Полное растворение Полное растворение 0,26 67 49,8 613 7,0
8 (прототип) - 4 - 0 0 0 0,04 110 16,8 346 26,0
*) полиамидная нить без покрытия
**) нанесение суспензии политетрафторэтилена не на свежесформованную горячую, а на готовую нить с последующей термообработкой

Claims (2)

1. Синтетические нити с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения, содержащие полимерную матрицу, на поверхности которой расположен слой политетрафторэтилена толщиной 0,5-6 мкм.
2. Синтетические нити по п.1, в которых матрица представляет собой или полипропилен, или полиэтилентерефталат, или поликапроамид.
RU2012153927/05A 2012-12-14 2012-12-14 Синтетические нити с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения RU2522337C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153927/05A RU2522337C1 (ru) 2012-12-14 2012-12-14 Синтетические нити с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153927/05A RU2522337C1 (ru) 2012-12-14 2012-12-14 Синтетические нити с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012153927A RU2012153927A (ru) 2014-06-20
RU2522337C1 true RU2522337C1 (ru) 2014-07-10

Family

ID=51213685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012153927/05A RU2522337C1 (ru) 2012-12-14 2012-12-14 Синтетические нити с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2522337C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0368846B1 (en) * 1987-07-17 1994-03-23 Memtec America Corporation Polytetrafluoroethylene coating of polymer surfaces
RU2079341C1 (ru) * 1994-01-20 1997-05-20 Демина Наталья Михайловна Способ получения фильтровального материала
JP2008088580A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Toray Ind Inc ポリテトラフルオロエチレンポリマーの含浸糸
RU2394945C1 (ru) * 2009-06-16 2010-07-20 Учреждение Российской академии наук Институт химии растворов РАН (ИХР РАН) Композиция для получения комплексных полипропиленовых нитей

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0368846B1 (en) * 1987-07-17 1994-03-23 Memtec America Corporation Polytetrafluoroethylene coating of polymer surfaces
RU2079341C1 (ru) * 1994-01-20 1997-05-20 Демина Наталья Михайловна Способ получения фильтровального материала
JP2008088580A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Toray Ind Inc ポリテトラフルオロエチレンポリマーの含浸糸
RU2394945C1 (ru) * 2009-06-16 2010-07-20 Учреждение Российской академии наук Институт химии растворов РАН (ИХР РАН) Композиция для получения комплексных полипропиленовых нитей

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
. *
. ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ПОЛИМЕРОВ т.3, из-во "Советская энциклопедия". М., 1977, с.787-790. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012153927A (ru) 2014-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sas et al. Literature review on superhydrophobic self‐cleaning surfaces produced by electrospinning
US2772444A (en) Composition comprising a polyhalogenated ethylene polymer and viscose and process of shaping the same
JP6456396B2 (ja) セルロース繊維
TW201210776A (en) Process for production of glass fiber fabric having silica microparticles adhered thereon, glass fiber fabric having silica microparticles adhered thereon, and fiber-reinforced molded resin article
KR102132886B1 (ko) 폴리사카라이드 섬유 및 이의 생산 방법
RU2605970C2 (ru) Получение и применение композитного материала, содержащего волокна и, по меньшей мере, один винилхлоридный полимер
Prorokova et al. A novel technique for coating polypropylene yarns with polytetrafluorоethylene
JPH08501356A (ja) セルロースファイバ
TW201915237A (zh) 纖維素長絲的製程
TW201708151A (zh) 石英玻璃纖維用集束劑、石英玻璃纖維、石英玻璃紗、以及石英玻璃布
RU2660071C1 (ru) Способ получения нановолоконной нити с высокой прочностью на растяжение
RU2522337C1 (ru) Синтетические нити с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения
RU2522338C1 (ru) Способ получения синтетических нитей
CN110952333A (zh) 一种超高分子量聚乙烯纤维橡胶骨架材料的生产工艺
PL214565B1 (pl) Sposób wytwarzania trudnopalnych włókien celulozowych
Ashrafi et al. Improvement of the mechanical and thermal properties of polyester nonwoven fabrics by PTFE coating
WO2020071445A1 (ja) 前駆体繊維束の製造方法及び炭素繊維束の製造方法並びに炭素繊維束
Scott et al. Nanomaterials in textiles
Xing et al. One-step fabrication of strengthened breathable composite nanofiber membranes by electrospinning/electrospraying for highly waterproof application
KR101223840B1 (ko) 탄소섬유 제조를 위한 프리커서의 유제처리 장치
JP2008088580A (ja) ポリテトラフルオロエチレンポリマーの含浸糸
CN114959940A (zh) 用于生产再生抗菌功能性纤维的方法
Achukwu et al. Tensile properties of alkali treated four-ply cotton woven fabrics for tarpaulin use
KR20170089473A (ko) 탄소섬유 다발의 사이징제 부여방법
KR102190365B1 (ko) 폴리올레핀계 난연사

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141215