Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Основные требования, предъявляемые к волокнообразующему ПКА




ПКА часто наз. поликапролактамом (ПКЛ,PKL), в результате синтеза образ. полимер сложного строения. ~NH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CO~ Пр. содержит гетероатом N, метиленовые группы -CH2- и амидную группировку ~NH-CO-. Это линейный регулярно построенный полимер, обладающий сравнительной гибкостью и возможностью получения расплавов нужной вязкости, способный к кристаллизации и способный пребывать как в аморфном, так и в кристаллическом состоянии. Основные показатели качества волокнообразующего полимера:

1. СП=100-200, Мn=11000-36000

Основной метод оценки Мn - вискозиметрический, в соответствии с уравнением Марка-Хоувинка-Флори: , где К - коэф-ент (зависит от системы полимер- растворитель), v – средневязкостное значение Мn. -для трикрезола:

2.Тс=500С, Тс=690С-безводного ПКА, при содержании воды в ПКА около 2,5%(масс.) Тс снижается до 200С, т.к вода по отношению к ПКА выступает в роли структурного пластификатора.

3.Тmах кр.=1800С, т.е. при 1800С полимер кристаллизуется с наибольшей скоростью. Однако при этой т-ре скорость кристаллизации ПКА почти в 15 раз выше скорости кристаллизации ПЭТ, т.к.макромолекулы ПКА более гибкие это обеспечивает термостойкость корда из ПКА, чем из Пэт. Также при формовании волокна капрон процессы кристаллизации протекают уже на машине формования, в то время как при формовании ПЭТ идет аморфизация структуры. Кристаллизация ПЭТ протекает при длительном термическом воздействии;



4.Температура термического разложения ПКА =3000С, но уже при 1400С ПКА нач. темнеть, поэтому при высоких т-рах нагрев требует без кислородной среды.

5.Тпл=210-2400С. При этой т-ре ПКА перех. в ВТС, т-ра начала пластичности 1600С, а т-ра размягчения Тразмлипк=208-2100С. Т.е. сост-е размягч. ПКА наступает почти одновременно с нач. плавления. Причем т-ра плавл. ПКА мало зависит от степени полимеризации.

5.Эффективная вязкость расплавов ПКА

ηэфф=40-100 Па∙с при 2700С

Т. е. вязкость расплавов ПКА достаточно велики, хотя менее вязкие, чем расплавы ПЭТ. Это слабо ньютоновская ж-ть, т. е. ж-ть у которой напряжение сдвига τ имеет не лин. зависимость от скорости сдвига. А вязкость неньютон. ж-ти зависит от градиента сдвига. Это слабо структурированная ж-ть, х-ся след. временной зависимостью эф-ной вязкости.

Вязкость ПКА сильно зависит от т-ры. При 503К(2300С) ηэфф=150-400Па∙с, а при 533К(2600С) ηэфф=40-100Па∙с. Температурный коэф-ент вязкости связан с энергией активации уравнением Аррениуса: ηэфф= , где ∆Ер – кажущая энергия ативации, кДж/моль

(р-расплава, 0-стандартные условия),

R=8,36 кДж/моль∙К, , где р- средняя степень полимеризации, кажущая энергия активации вязкого течения расплава приходящаяся на 1 элементарное звено ПКА. СП≡Р≡n-число звеньев повторяющихся в полимере. Метод определения вязкости ПКА основан на измерении продолжительности прохождения в расплаве стального шарика между двумя метками вискозитра на расстоянии 1см. Эф-ая вязкость вычисляется по формуле: ηэфф=К∙τ,

где К- константа вискозиметра, τ- время, с.

7.Содержание НМС.

При длительном нах. ПКА в расплавленном сост. пртекают процессы приводящие к накоплению в КЛ и др. НМС. n HN-(-CH2-)5 CO- ↔ [-HN-(-CH2-)5 CO-]n
КЛ цикл ПКА

Содержание не прореагировавшего КЛ и образ. НМС сост-ет 10-13 %(масс.). Содержание НМС в расплаве ПКА поступ. в отверстие фильеры должно быть не более 0,5-1,5%(масс.). В производстве технических и кордных нитей, и пищевой пленки. При этом важно знать с какой скоростью можно удалить из расплава ПКА поликапролактам (КЛ), с этой целью вычислили коэф-ты диффузии КЛ, из расплава ПКА при различной т-ре. Напр. при 2600С ДКЛ=5,78∙10-8 м2/c.Для определения остаточного содержания НМС в грануляте ПКА используя различные методы.

Весовой (гравиметрический) метод основан на удовлетворительной растворимости в горячей воде НМС содерж-ся в полимере (экстракция).

Метод Къельдаля основан на разлож. НМС содерж-ся в экстракте Н2SO4конц. в присутствии каt, способствующих превращению N→NН3. После подщелачивания р-ра NН3отгоняется с водяным паром и поглощается НСl. НN3+HClизб→NH4Cl не прореагировавшую к-ту оттитровывают р-ром NaOHизб. NaOH+HCl→NaCl+ H2О

Интофераметрический – изменение оптической плотности в зависимости от содержания НМС в эктракцион. водах.

Рефрактометрический метод основан на изменении показателя преломления в зависимости от содерж. НМС в капролактамной воде.

Для определений малых кол-в КЛ в регенерац. водах использ. хим. метод основанный на реакции гидроксамовых к-т с FеСl3приводящий к образ. гидроксамата Fе ,окрашен. в красный цвет. Натриевая соль гидроксамовой к-ты образ. при взаимод. КЛ с гидроксиламином в щелочной среде.

Изменение интенсивности окраски определяется спектрофотометрическим методом, основывается на определении оптич. плотности окраш. р-ра. Метод пригоден для р-ров КЛ в которых отсутствуют в-ва образ-егидроксаматы или др. окраш. соед-я. Напр. фенолы: окраска в зависимости от основности фенола изменяется зелен., красн., фиолет., синяя.

8.Растворимость. ПКА – труднорастворимый полимер. Относит. мерой выраж-я Мn ПКА явл., на всех пром. предприятиях, величина относительной вязкости ηотн, с использ. в кач-ве раст-ля конц. Н2SO4 (98%, ρ=1,84г/см3).Величина ηотн пересчитывается на величину характеристической вязкости [η]. Также ПКА растворяется в след. раствор-лях: НСl, НСООН, СН3СООН, Н3РО4, НNО3, ОН-СН2-СН2-ОН, ОН-СН2-СН2-ОН-СН2-ОН, трикрезол о- 35%, м- 37- 49%, п- 25%

В состав трикрезола входит ГФИП – гексофторизопропанол, нетоксичен (ДЮПОН):

СF3-CHOH-CF3, Ткип=60-700С, поэтому в отл. от от др. растворителей очистка достигается с испол. простой перегонки (при Ратм), разность Ткип между составляющими смеси >или=800С. Математическая обработка вискозиметрического метода контроля Мn:

ηотнр-рар-ля, где τ- время истечения,с. Расчет приведенной вязкости:ηпривед=ln ηотн/c, где с- конц. ПКА в р-ле, г/100мл р-ля. обычно готовится 6 р-ров с конц. <1г ПКА/100г р-ля. Характеристическая вязкость: [η]=( ln ηотн/c)с→0

, lg[η]=lgK+αlgMv

 

С термодинамической точки зрения наилучш. растворяющей способностью в отношении полимеров обладают так наз. θ-растворители, для котор. min знач. α=0,5-0,8.

ГФИП обладает наилучш. растворяющ. способность.

Растворитель К∙10-4 α
Н2SО4 2,9 0,78
м- крезол 1,0 1,05
ГФИП 0,68

9.Кристаллографические модификации ПКА

Это аморфные и кристаллические состояния полимера(фазовое сост.). При этом в зависимости от скорости охлаждения в пряд. шахте х-ны для ПКА три формируемые кристаллографические модификации: γ, β, α.

γ – гексогенальное строение кристаллографич. ячейки. β – моноклинное. α – моноклинное, но по сравнению с β обладает max плотность упаковки макромолекул. Поэтому готовые волокна с α х-ся очень высок. модулем упругости и высокой стабильностью формоустойчивости. Модуль упругости х-ет способность полимерного материала быстро восстанавливать форму после превращения действия внешних сил. При формовании волокон на стадии ориентационного вытягивания необходимо стремиться к созданию α. Самая неравновесная стр-ра γ, которая возникает на стадии литья полимера и при быстром охлаждении формуемого волокна.

10.Плотность ρ кг/м3, ρ=m/v , явл. косвенной х-кой степени кристалличности α. Т. к. у ПКА сущ-ет линейн. приближенная зависимость между степенью кристалличности α и удельным объемом.

, где ρкр-плотность закристал-го образца ПКА, для расчета принимается ρкр=1230 кг/м3, ρ- плотность анализир-го образца ПКА, кг/м3, ρам – плотность аморфизир-го образца ПКА, кг/м3. ρам=1105 кг/м3.

ρβ=1100, ρα=1230, ργ=1140, след-но кг/м3. ρ опред-ся пикнометрическим способом. Прямой метод оценки α – методы тонкого структурного анализа: рентгенографический, инфракрасной спектроскопии, метод ДЛП(∆n), метод ДСК(дифференциально-сканирующей калориметрии) и т.д.

11.Содержание влаги в товарном грануляте ПКА не более 0,05%(масс.). Если влажность гранулята превышает эту цифру, то в процессе формования в расплаве возникают пузырьки водяного пара, котор. образ. в формуемых филаментах полости и пустоты, в следствии чего, наблюдается повышенная обрывность при формовании и при последующих операциях. С др. стороны необходимо учитывать пластифицирующий эффект воды, чем меньше влажность, тем больше вязкость расплава. данная зав-ть особенно резко выражена при изменении влажности гранулята в пределах от 0,01-0,05%(масс.). Необходимо подбирать оптимальную влажность гранулята. Содер-е влаги в ПКА определяют весовым (гравиметрич.) методом, т. е. методом сушки при т-ре =1250С, методом Фишера, гидридным методом, нитридным, монометрическим.

Метод Фишера основ. на взаим-вии реактива Фишера, т. е. р-ра J2 и сернистого ангидрида с влагой гранулята: J20(коричн.) + SO2 +H2O↔HJ-1(желт.) + Н24 –ОВР

Нитридный метод основан на взаим-вии нитрида Mg с влагой гранулята:

Mg3N2+6H2O→3Mg(OH)2 +2NH3↑ - поглащается Н24 или НСl

НN3+HClизб→NH4Cl По избытку НСl, оттитровывается щелочью нах. содерж-е влаги в ПКА. NaOH+HCl→NaCl+ H2О

Манометрический метод закл-ся в нагреве исслед. полимера в вакууме, не допуская его плавления. Давление водяного пара определяется с помощью монометра.

Гидридный метод основан на взаим-вии гидрида Са с влагой гранулята.

СаН2 +2Н2О→Са(ОН)2 + 2Н2

12.Определение числа гель-частиц в расплаве ПКА. Под гель-частицами понимаются непроплавы, сгустки полимера агрегатированного вокруг введенных дисперстных частиц. Поэтому в целом гель-частицы принято наз. агломератами. Наличие гель-частиц нарушает однородность, гомогенность расплава и соответственно стабильность процесса нитеобразования. Допускается присутствие гель-частиц в очень небольшом кол-ве с размеров геликов менее 1мкм. Эти частицы обнаруживают в расплаве ПКА приготавливая в начале 22% р-р ПКА в НСООН, с последующим пропусканием этого р-ра через капилляр в цилиндре. В струе р-ра при сильном освещении визуально подсчит-ся крупные и мелкие утолщения, явл-е условным отражением гель-частиц.




Читайте также:
Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация...
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ...
Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение...
Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (683)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.012 сек.)