Ацетатные волокна

Ацетатные волокна (арнель, ацел, курплета, родиа, трайцел, триальбин, трилан), искусственные волокна, формуемые из ацетатов целлюлозы.

Различают триацетатное волокно и собственно ацетатное волокно. Первое получают из триацетата целлюлозы со степенью замещения целлюлозы = 280-290 (степень замещения целлюлозы, т.е. число замещенных он-групп в 100 элементарных звеньях ее макромолекулы), второе - из продукта частичного омыления триацетата со степенью замещения целлюлозы = 240-250, назвали вторичным ацетатом целлюлозы. Степень полимеризации ацетатов, обеспечивающая их пригодность для переработки в волокна, составляет 250-300.Температура начала распада вторичного ацетата должна быть не ниже 200°С, триацетата-не ниже 220°С Содержание в ацетатах свободных кислот (в пересчете на СН3СООН) и золы не должно превышать соответственно 0,015 и 0,1%.

Получение

Из ацетатов целлюлозы вырабатывают главным образом комплексную нить, а также жгут (из вторичного ацетата) и в очень небольших количествах - штапельное волокно. Основной метод получения нитей - сухое формование, которое заключается в продавливании раствора ацетата через отверстия фильеры в вертикальную трубу высотой 3-6,5 м (шахту прядильной машины) с циркулирующим в ней подогретым воздухом. Растворитель вторичного ацетата - смесь ацетона с водой (95 :5), триацетата - смесь метиленхлорида с этанолом или метанолом (90:10).

Основные стадии процесса: 1) приготовление формовочного раствора, введение в него матирующих агентов или красителей, фильтрование, освобождение от пузырьков воздуха; 2) формование волокна (нити); 3) обработка свежесформованной нити текстильно-вспомогательными веществами, кручение и другие операции, необходимые для снижения электризуемости нити и облегчения ее дальнейшей переработки.

При формовании нитей из вторичного ацетата целлюлозы 25%-ный раствор, нагретый до 70-80°С, продавливают через отверстия (обычно 12^40) фильеры под давлением ок. 2,5 МПа. При подаче воздуха по противоточной схеме температура в верхней части шахты составляет 45-55°С, в нижней -75-85 °С, при прямоточной подаче - соответственно 40 + 2 и 58±2°С. Скорость формования составляет 500-1200 м/мин. Волокно, из которого изготовляют жгут, формуют через фильеры с 70-140 отверстиями со скоростью 500-700 м/мин при температуре в верхней, нижней и средней частях шахты соответственно 50-55, около 80 и около 90 °С.

Триацетатную нить получают из ~20%-ных растворов, нагретых до 45-50°С, при давлении около 1,5 МПа и скорости 500-700 м/мин. В случае прямоточной подачи воздуха температура в верхней и нижней частях шахты составляет соответственно 30-35 и 50-70 °С.

Условие рентабельности производства ацетатного волокна из растворов - возможно более полная регенерация растворителя (процесс включает адсорбцию паров растворителя на активном угле, десорбцию и разделение конденсата ректификацией). В небольших количествах триацетатную нить получают также формованием из расплава при 310-320°С и скорости 700-900 м/мин. Метод наиболее экономичен (исключаются стадии приготовления раствора и регенерации растворителя), однако требует применения полимеров с высокой термической устойчивостью.

Мокрое формование ацетатного волокна (продавливание прядильного раствора через отверстия фильеры в жидкость, вызывающую осаждение полимера) используют для получения штапельного и жгутового волокон. В этих случаях потеря производительности, обусловленная низкой скоростью формования (20-25 м/мин), может быть компенсирована применением фильер с большим числом (15-20 тыс.) отверстий.

Для формования можно использовать растворы, образующиеся при ацетилировании целлюлозы (так называемые сиропы). Несмотря на ряд существенных недостатков (необходимость применения и последующие регенерации больших объемов растворителей, низкая скорость, многостадийность), этот метод целесообразно использовать для получения высокопрочных нитей (последующим омылением и вытягиванием таких нитей может быть, в частности, получен исходный материал для рассасывающихся шовных медицинских нитей).

Методом сухо-мокрого, мокрого или сухого формования, а также формованием пластифицированного полимера с использованием специальный фильер, в отверстиях которых имеются иглы или капилляры, получают ацетатное волокно с непрерывным каналом в центре (полые волокна).

Свойства

Линейная плотность нитей составляет 5,7-22,2 (чаще 8,3-11,1) текс, жгутов - около 5200 текс (элементарного волокна - 0,36 текс). Прочность нитей-10-14 сН/текс, относительное удлинение-20-40%, модуль упругости (при относительной влажности воздуха 65%)-3-4 ГПа (в мокром состоянии - соответственно 7-8 сН/текс, 30-50% и 1,2-2,0 ГПа). Прочность нитей, полученных мокрым формованием из концентрированных растров (выше 30%-ных) в смеси CF3COOH и СН2С12, достигает 30-40 сН/текс при относительное удлинении 6-10% и начальном модуле упругости 13-15 ГПа.

По устойчивости к действию света и других атмосферных факторов ацетатное волокно превосходят хлопок, натуральный шелк, шерсть, гидратцеллюлозные и поликапроамидные волокна, но уступают полиакрилонитрильным и полиэфирным (светостойкость триацетатного волокна заметно выше, чем ацетатного). Ацетатные волокна устойчивы к действию растворителей, применяемых при химической чистке (уайт-спирит, трихлор- и тетрахлорэтиленХ СС14, высших спиртов; незначительно набухают в низших спиртах, растворимых в ацетоне, СН3СООН и НСООН, диоксане, нитрометане, ДМФА, диметилацетамиде, N-метил1043-42.jpgпирролидоне, СН2С12, СНС13, разрушаются в концентрированных растворах минеральных к-т и щелочей. По стойкости к действию микроорганизмов и насекомых ацетатные волокна (особенно триацетатные) превосходят природные и гидратцеллюлозные.

Достоинства ацетатных нитей и изделий из них - приятный внешний вид; по грифу эти нити ближе, чем нити из других химических волокон, к натуральному шелку. Ткани из ацетатного волокна хорошо драпируются; триацетатные ткани, подвергнутые термообработке (1 мин при 210-230 °С на воздухе или 10 мин при 110-130°С в среде водяного пара), несминаемы и формоустойчивы. Макс. температура глажения ацетатных тканей 180°С, термообработанных триацетатных-240°С.

Основные недостатки ацетатных волокн: низкая устойчивость к истиранию, электризуемость, малая гигроскопичность (триацетатные ткани), деформируемость (ацетатные ткани). Снижение электризуемости, улучшение гигиенических свойств и некоторое повышение износоустойчивости изделий из триацетатных нитей достигается омылением ацетильных групп на поверхности нитей в щелочной среде.

Применение

Ацетатные нити используют при изготовлении бельевого трикотажа, тканей для подкладки и штор, изделий детского ассортимента, косынок и другое, триацетатные - при изготовлении тканей для платьев, галстуков, купальных костюмов, термообработанные триацетатные - в производстве плиссированных и тисненых изделий. Из текстурированных нитей изготовляют трикотажные изделия. Жгутовое ацетатное волокно применяют в производстве сигаретных фильтров, задерживающих 30-50% никотина, до 80% фенола и пирокатехина, 30-40% 3,4-бензпирена (на изготовление жгута расходуется ок. 20% мирового выпуска ацетатов целлюлозы). Полое волокно с селективно проницаемыми стенками используют в спец. аппаратах для мембранного разделения р-ров и коллоидных систем методами обратного осмоса, ультрафильтрации, диализа. Мировое производство ацетатного волокна 609 тыс. т/год (1983), из них текстильного назначения 275 тыс. т/год, остальное - жгутовое ацетатное волокно.

Исп. литература: Костров Ю. А., Химия и технология производства ацетатного волокна, М. 1967;Перспечкин Л. П., "Ж. Всес. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева", 1972, т. 17. № 6, с. 648-53; Примкулов М. Т.. Усманов X. У., Mapтиросов К. Л., Производство ацетатного жгута из хлопкового линта, Таш., 1982. Л. П. Перепечкин. X. У. Усманов.