Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Пульпа, выполненная из коротких волокон на основе полипарафенилентерефталамида с характеристической вязкостью 2,0 - 4,5, отличающаяся тем, что волокна в виде пучков индивидуальных нитей имеют диаметр от 10 до 150мкм, длину - от 0,2 до 35мм, степень кристалличности - менее 50 при размере кристаллов менее 40Ǻ и обладают удельной поверхностью более 2м2/г.

2. Способ получения пульпы, включающий приготовление оптически анизотропного раствора полипарафенилентерефталамида с характеристической вязкостью 2,0 - 4,5 экструдированием его через фильеру, выдерживание экструдата, содержащего домены полимерных цепей, ориентированных в направлении движения, до образования геля и последующее разрезание на короткие волокна, отличающийся тем, что исходный раствор приготавливают в процессе синтеза полимера при перемешивании стехиометрических количеств галоидангидрида ароматической двухосновной кислоты и ароматического диамина в практически безводном амидном растворителе в присутствии хлористого кальция до установления указанной характеристической вязкости, экструдируют при 5 - 60°C, выдерживание осуществляют при 26 - 60°C в течение 2 - 120мин, причем начинают его, когда вязкость экструдата достаточна для поддержания ориентации полимерных цепей, полученный гель разрезают в направлении, поперечном ориентации его полимерных цепей, на короткие волокна длиной от 0,2 до35мм.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что выдерживание раствора начинают сразу при поступлении экструдата из фильеры на горизонтальную поверхность, движущуюся со скоростью не ниже скорости поступления экструдата.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что выдерживание начинают, когда вязкость экструдата составляет 50 - 500Па.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что приготовление раствора осуществляют сначала растворением ароматического диамина и добавлением 30 - 50мас.% галоидангидрида с получением форполимера, а затем добавлением необходимого до стехиометрического остаточного количества галоидангидрида.

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что приготавливают раствор с концентрацией 6 - 13мас.%.

7. Способ по п.2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, 80% ароматического диамина приходится на долю п-фенилендиамина и, по меньшей мере, 80% галоидангидрида ароматической двухосновной кислоты приходится на долю терефталоилгалогенида.

8. Способ получения пульпы, включающий приготовление анизотропного раствора полипарафенилентерефталамида с характеристической вязкостью 2,0 - 4,0, экструдирование его через устройство с последующим выдерживанием экструдата, содержащего домены полимерных цепей, ориентированных в направлении движения, до образования геля, отличающийся тем, что раствор приготавливают в процессе синтеза при перемешивании стехиометрических количеств ароматического диамина и галоидангидрида ароматической двухосновной кислоты в практически безводной амидной системе до установления указанной характеристической вязкости, экструдирование проводят при 5 - 60°C через слой некоагулирующей жидкости, подаваемой в устройство для уменьшения контакта раствора с его внутренними поверхностями, а выдерживание осуществляют при 25 - 60°C в течение 2 - 120мин.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве безводной амидной системы используют N-метилпирролидон с хлористым кальцием, а в качестве некоагулирующей жидкости N-метилпирролидон.

Текст

Изобретение относится к технологии получения пульпы из коротких волокон на основе ароматического полиамида и может быть использовано в производстве бумаги, тонкослойных покрытий и композитов, при облицовке и прокладке трущихся деталей. Известна пульпа, выполненная из коротких волокон на основе полипарафенилентерефталамида с характеристической вязкостью 2,0 - 4,5. Указанную пара-арамидную пульпу получают при помощи сначала формования ориентированных, непрерывных нитей из пара-арамидного полимера по способу мокрого формования сухой струей, а затем механическим превращением волокон в пульпу. Однако, формование пар-арамидов является дорогостоящим и сложным процессом. Способ заключается в том, что полимер растворяют в 100% серной кислоте, чтобы получить оптически анизотропный раствор для формования. Анизотропный раствор с характеристической вязкостью 2,0 - 4,5 для формования продавливают через фильеры при тщательно контролируемых условиях в ванну для коагуляции. Экструдат, содержащий домены полимерных цепей, ориентированных в направлении движения, выдерживают до образования геля (свежесформованного волокна). Сформованные нити промывают и сушат перед их механическим превращением а пульпу. Кроме того, обычно необходимо использовать специализированное оборудование для резки волокон с тем, чтобы разрезать непрерывные волокна на короткие части равной длины перед приготовлением пульпы. Несмотря на то, что были предприняты усилия с целью получения пара-арамидной пульпы без первой стадии формования волокон, до сих пор не был предложен промышленный способ для получения параарамидной пульпы, пригодной для употребления. В известном способе полипарафенилентерефталамид сначала полимеризуют и изолируют из полимеризационной смеси, сушат, перерастворяют в серной кислоте, формуют в волокна и затем превращают в пульпу механически, необходимо сложное оборудование и очень усложненный контроль способа, особенно в стадиях формования волокон. Кроме того, так как растворителем для формования волокон является концентрированная серная кислота, оборудование должно быть сооружено, таким образом, чтобы противостоять коррозионному влиянию кислоты, что увеличивает стоимость оборудования. Удаление отработанного сернокислотного растворителя также является проблемой. Таким образом, стоимость пара-арамидной пульпы, полученной таким способом, достаточно высока. Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является упрощение и удешевление технологического процесса. Поставленная техническая задача решается за счет того, что анизотропный раствор приготавливают в процессе синтеза полимера при перемешивании стехиометрических количеств галоидангидрида ароматической двухосновной кислоты и ароматического диамина в практически безводном амидном растворителе в присутствии хлористого кальция до установления характеристической вязкости 2,0 - 4,5. Раствор можно приготовить сначала растворением ароматического диамина и добавлением сначала 30 50мас.% галоидангидрида с получением форполимера, а затем остального необходимого до стехиометрического количества. Раствор имеет концентрацию, равную 6 - 13мас.%. По меньшей мере 80% ароматического диамина приходится на долю п-фенилендиамина, и по меньшей мере 80% галоидангидрида ароматической двухосновной кислоты - на долю терефталоилгалогенида. Раствор экструдируют при 5 - 60°C, выдерживают экструдат при 20 - 60°C в течение 2 - 120мин, причем начинают выдерживать тогда, когда вязкость экструдата достаточна для поддержания ориентации полимерных цепей. Практически выдерживание раствора начинают сразу при поступлении экструдата из фильеры на горизонтальную поверхность движущегося со скоростью не ниже скорости поступления экструдата. Или когда вязкость экструдата составляет 50 - 500Па. Полученный гель разрезают в направлении, поперечном ориентации его полимерных цепей, на короткие волокна длиной от 1 до 20мм. Согласно другому аспекту изобретения раствор приготавливают в процессе синтеза при перемешивании стехиометрических количеств ароматического диамина и галоидангидрида ароматической двухосновной кислоты в практически безводной амидной системе до установления указанной характеристической вязкости. Экструдирование проводят при 5 - 60°C через слой некоагулирующей жидкости. Последнюю подают в устройство для уменьшения контакта раствора с его внутренними поверхностями. Выдерживание экструдата осуществляют при 25 - 60°C в течение 2 - 120мин. Безводной амидной системой является N-метилпирролидон с хлористым кальцием, а в качестве некоагулирующей жидкости - N-метилпирролидон. Полученная пульпа выполнена из коротких волокон в виде пучков индивидуальных нитей, волокна имеют диаметр 10 - 150мкм длиной от 0,2 до 35мм, степень кристалличности менее 50 при размере кристаллов менее 40Ǻ и обладают удельной поверхностью более2м2/г. Процедуры испытаний. Характеристическая вязкость. Характеристическая вязкость (ХВ) определяется уравнением в которой c является концентрацией (0,5 грамма полимера в 100мл раствора) полимерного раствора, a hrel - относительная вязкость, представляет собой отношение между временами течения полимерного раствора и растворителя, измеренными при температуре 30°C в капиллярном вискозиметре. Значения характеристической вязкости определяли с использованием концентрированной серной кислоты (96% серной кислоты). Показатель кристалличности и видимые размеры кристаллов. Показатели кристалличности и видимые размеры кристаллов для полипарафенилентерфталамидной пульпы получали их дифракционной развертки в рентгеновских лучах материалов пульпы. Дифракционная решетка полипарафенилентерфталамида характеризуется экваториальными рентгеновскими отражениями с пиками, появляющимися в области примерно 20° и 23° (2q). Когда кристалличность увеличивается, относительное перекрытие этих пиков уменьшается, так как интенсивность пиков возрастает. Показатель кристалличности (ПК) полипарафенилентерфталамида определяется как отношение разности между значениями интенсивностей пика в области примерно 23° 2q и минимумом в "долине" между пиками в области примерно 22° 2q к интенсивности пика в области примерно 23° 2q, выраженное в процентах. Показатель кристалличности является эмпирическим значением и не может быть интерпретирован как кристалличность в процентах. Показатель кристалличности рассчитывается по следующей формуле: где A - пик в области примерно 23° 2q C-минимум в долине в области примерно 22° 2q и D - базисная линия в области примерно 23° 2q. Видимый размер кристаллов рассчитывали на основании измерений ширины полувысоты пика экваториальных дифракционных пиков в области примерно 20° и 23° (2q). Первичный видимый размер кристаллов относится к размеру кристаллов, измеренному из первичного или более низкого угла отражения 2q, в области примерно 20° (2q). Так как два экваториальных пика перекрываются, измерение ширины полувысоты пика основано на половине ширины в половине высоты. Для пика в 20° рассчитывается положение высоты полумаксимума пика, а значение 2q для этой интенсивности измеряли на нижней стороне угла. Разность между этим значением 2q и значением 2q в высоте максимального пика умножается на два, чтобы получить ширину полувысоты пика или ("линий"). В этом измерении поправка делается только на точность измерения инструментов; все другие ограничивающие эффекты предполагаются результатом размера кристаллов. Если "B" является измеренной шириной линии образца, скорректированной шириной линии b является: где "B" является постоянной погрешности инструмента, и определяется при помощи измерения ширины линии пика, расположенного в области приблизительно 28° 2q в дифракционной решетке образца кристаллического порошка кремния. Видимый размер кристалла задается при помощи в которой K берется как единица, l является длиной волны рентгеновского излучения (здесь 1,5418Ǻ), b скорректированной шириной линии в радианах, q равно половине угла Брэгга (половина значения 2q выбранного пика, полученного из дифракционной решетки). Как при измерении показателя кристалличности, так и видимого размера кристаллов, данные дифракции получены при помощи компьютерной программы, которая "сглаживает" данные, определяет базисную линию, положения пиков и высоты пиков, и положения и высоты долин. Дифракционные решетки в рентгеновских лучах образцов пульпы получены при помощи рентгеновского дифрактометра (фирма Филипс Электроник Инструменте, арт. №PW1075/00), работающего по принципу отражения. Данные относительно интенсивности получали при помощи измерителя скорости счета и записи с использованием системы сбора/восстановления компьютеризированных данных. Дифракционные решетки получали с использованием настроек инструмента: Скорость сканирования 1° 2q в минуту; Инкремент ступеньки 0,025°C 2q; Область сканирования от 6° до 38°, 2q; и Анализатор высоты импульсов "Дифференциал". Удельная площадь поверхности, Удельные площади поверхности определяли с использованием БЕТ-процедуры абсорбции азота, используя измеритель удельной площади поверхности Гила Стролейн фирмы "Стандарт Инструментэйшн Инк", Чарлстон, Западная Вирджиния. Промытые образцы пульпы сушили в тарированной колбе для проб, взвешенной и помещенной на установку. Азот абсорбировали при температуре жидкого азота. Абсорбцию измеряли через разность давлений между колбами с образцом и шаблоном (показания манометра), и удельную площадь поверхности рассчитывали исходя из показаний манометра, барометрического давления и веса образца. Измерения длины и диаметра. Примерно 5 миллиграмм высушенной и разрыхленной пульпы подготавливали и развертывали. Длины и диаметры волокон измеряли с использованием линзы с 12-кратным увеличением с прецизионной миллиметровой окулярной сеткой с линиями в 0,05мм. Разрешающая способность составляет 0,01мм. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Описано получение поли/пара-фенилентерфталамидной/ пульпы в растворителе НМПCaCl2, с использованием лабораторной установки и применением полимеризации периодического действия и цилиндрического аппарата Куэтта для ориентации потока. Концентрация полимера составляла 9 весовых %, а концентрация CaCl2 составляла 5,9% в пересчете на общий вес раствора. Раствор хлорида кальция (65,8 грамм, 0,593 моля) в безводном N-метилпирролидоне (900мл) получают при помощи перемешивания и нагревания до 85°C, чтобы растворить хлорид кальция. После охлаждения раствора до температуры 25°C в колбе с круглым дном, снабженной расположенной сверху мешалкой, и продувки сухим азотом при перемешивании добавляют 45,81 грамма (0,4236 моля) парафенилендиамина, а полученный в результате раствор охлаждают до 10°C. При перемешивании добавляют безводный терефталоилхлорид (TCl)(43,0 грамма, 0,2118 моля), что приводит к подъему температуры до 42,1°C. Раствор охлаждают до 10°C и при энергичном перемешивании добавляют остаток TCl (43,00 грамма; 0,2118 моля), при этом адиабатическое нагревание приводит к увеличению температуры до примерно 12°C. Энергичное перемешивание продолжают, так как полимеризация продолжается. Когда по-прежнему полимеризующаяся смесь становится полупрозрачной, затем спокойной и опаловой, и при перемешивании характеристическая вязкость поли/парайенилентерфталамида/ в смеси становится выше примерно 1,5, перемешивание прекращают и раствор переносят в цилиндринеский аппарат Куэтта. Цилиндрический аппарат Куэтта включает внешнюю трубу (внутренний диаметр 4 дюйма (10,16см) и коаксиальный внутренний цилиндр, в результате чего образуется кольцо между внешней трубой и внутренним цилиндром, имеющее емкость примерно 600см3 с толщиной 1,6см. Это кольцо снабжено устройством для продувки азотом и в кольцо подают сухой азот. Внешняя труба снабжена водяной рубашкой с тем, чтобы контролировать температуру раствора в кольце. Температуру поддерживают на уровне примерно 30°C. Внутренний цилиндр вращают со скоростью 205об/мин, чтобы подвергнуть раствор сдвигу, который в пересчете на средний сдвиг составил 60сек-1, при этом сдвиг на внутренней поверхности составляет 81,5сек-1, а на внешней поверхности - 38,5сек-1. Когда вязкость достигает примерно 200 пуаз (рассчитанная на основе увеличения крутящего момента на роторе аппарата Куэтта), движение внутреннего цилиндра прерывают. Температуру воды в водяной рубашке Куэтта увеличивают от 30°C до 50°C и раствор инкубируют при этой температуре в течение 90 минут. Гель удаляют из аппарата Куэтта и разрезают на шесть колец приблизительно равных размеров на различных высотах в Куэтте (T1 - B2 сверху вниз). Каждое кольцо, далее, разрезают на куски размером 0,63см, причем срез делают в направлении поперек вращению в цилиндре Куэтта. Пульпу изолируют из геля при помощи смещения кусков геля с 5% раствором бикарбоната натрия (геля должно быть достаточно, чтобы получить 10 грамм сухой пульпы и 500мл раствора бикарбоната) в смесителе Варинга (примерно 1800об/мин) в течение 12 минут. Материал пульпы затем обезвоживают при помощи вакуумной фильтрации. Далее, пульпу дважды промывают водой в смесителе, причем каждый раз выполняют обезвоживание. Пульпа, полученная из каждого из шести колец, состоит из тонких, сильно фибриллированных волокон, которые имеют свойства, перечисленные в табл.1. Стандартную смесь, выполняющую тесто, получают с использованием следующего состава и формуют в 1/2 дюймовые формованные стержни при температуре 180°C в течение 40 минут: 50% доломита 200меш (0,074мм), 15,2% сульфата бария (бармит XF), 15,2% Кардолита 104 - 40, 15,2% Кардолита 126, 3,8% пульпы (отобранной из образцов T1-B2). Сопротивление изгибу измеряют при комнатной температуре и температуре в 350°C (177°C), получая при этом следующие результаты: при комнатной температуре 398кг/см2, при температуре 350°Ф (177°C), т.е. 230кг/см2. Контрольные стержни из теста того же состава, содержащие производимую промышленностью пульпу из формованного волокна, продаваемую на рынке под наименованием Кевлар ® фирмой "Е.И. Дю Пок де Немур энд Ко", дают следующие значения для сопротивления изгибу: 423,5кг/см2 при комнатной температуре, 135кг/см2 при температуре 350°Ф (177°C). Пример 2. Процедуры и аппарат, описанные в примере 1, используют для того, чтобы получить пульпу, обладающую свойствами, перечисленными в табл.2, за тем исключением, что кольца T1-B2 не разрезают на куски размером примерно 0,63см, а вместо этого каждый разрезают на несколько кусков длиной в несколько см. Пример 3. В этом примере описано получение поли/пара-фенилентерфталамидной/ пульпы в растворителе НМП-CaCl2, применяя аппарат лабораторных размеров, использующий полимеризацию периодического действия и полунепрерывную экструзию. Концентрация полимера составляет 10 весовых %, а концентрация CaCl2 составляет 6,5% в пересчете на общий вес раствора. Раствор хлорида кальция (42г, 0,38 моля) в безводном N-метилпирролидоне (500мл) получают при помощи перемешивания и нагревания до 90°C. После охлаждения раствора до 25°C в колбе с круглым дном, снабженной мешалкой в верхней части, и продувки сухим азотом при перемешивании добавляют 29,3г (0,271 моля) парафенилендиамина и полученный в результате раствор охлаждают до 10°C. При перемешивании добавляют безводный терфталоил хлорид (TCl) (27,5г, 0,136 моля), что вызывает подъем температуры до 47°C. После растворения TCl раствор охлаждают до 0°C и при энергичном перемешивании добавляют оставшееся количество TCl (27,5г, 0,136 моля) до полного растворения. Энергичное перемешивание продолжают в течение всей полимеризации. Когда по-прежнему полимеризующаяся смесь становится полупрозрачной, затем неподвижной и опаловой при перемешиваний (характеристическая вязкость полипарафенилентерфталамида) в смеси становилась выше примерно 1,5, раствор подвергают ориентации течением, подавая под давлением из колбы с круглым дном с объемной скоростью потока примерно 2,75см3/сек через насадку с линейной траекторией потока шириной 4см, толщиной 4мм и длиной 45см для того, чтобы получить удлиненную массу оптически анизотропной вязкой жидкости. Пределы сдвигов в насадке изменяются от 0сек-1 в центральной плоскости траектории потока до максимума в примерно 30сек-1 у стенок насадки (средний сдвиг составил примерно 15сек-1). Температуру насадки поддерживают на уровне примерно 25°C. Выход из насадки расположен примерно на 0,6см выше движущейся горизонтальной ленты, охватываемой сухим нагретым азотом при температуре примерно 50°C, и ориентированный анизотропный жидкий раствор откладывался на ленту для инкубирования. Лента имеет максимальное перемещение на примерно 45см. Насадка наклонена относительно ленты так, что угол между насадкой и лентой, движущейся от насадки, составляет 115°. Скорость экструзии и скорость ленты поддерживают на уровне примерно 1,7см/сек. Ширина ленты та же, что и ширина насадки (4см). Лента имеет поднятые края, с тем, чтобы предотвратить течение раствора в направлении, перпендикулярном направлению ее движения. Толщина раствора на ленте составляет примерно 3мм. Вязкость раствора после экструзии составляла примерно 200 - 300 пуаз. Ленту останавливают и экструзию прекращают, когда достигают конца ленты. Раствор выдерживают на ленте с целью инкубирования в течение примерно 90 минут в атмосфере нагретого азота (55°C) до тех пор, пока он не становится твердым гелем. Реакция продолжается в геле до тех пор, пока не будет достигнута необходимая характеристическая вязкость, после инкубирования гель разрезают поперек на два куска, именуемые в табл.3, приведенной ниже, "L1", и "L2", причем L1 указывает на ту часть геля, которую подвергали экструзии первой. Каждый кусок затем разрезают на несколько частей в несколько дюймов длиной каждая для изоляции пульпы. Пульпу выделяют из полностью инкубированных и (утвержденных кусков геля в следующей последовательности. Куски геля смешивают с 5% раствором бикарбоната натрия (геля должно быть достаточно, чтобы получить 10 грамм сухой пульпы и 500мл раствора бикарбоната) в смесителе Варинга при высокой скорости (примерно 1800об/мин) в течение 12 минут. Выделенный таким образом материал пульпы обезвоживают при помощи вакуумной фильтрации. Пульпу дважды промывают с горячей водой в смесителе, причем после каждой промывки выполняют обезвоживание. Полученная таким образом пульпа состоит из тонких, сильно фибриллированных волокон и обладает свойствами, указанными в табл.3. Пульпу включали в стандартные смеси, напоминающие тесто, формовали из них стержни и испытывали в соответствии с процедурами из примера 1, чтобы получить следующие значения для сопротивления изгибу: 373,6кг см2 при комнатной температуре, 130,5кг/см2 при 350°Ф (177°C). Пример 4. В этом примере описано получение полипарафенилентерфталамидной пульпы в растворителе НМП-CaCl2 с использованием того же аппарата, что в примере 3 для полимеризации периодического действия и полунепрерывной экструзии. Куски геля L1 и L2 после инкубирования разрезают на полосы 0,63см под углом 90° к длине геля перед выделением пульпы. Концентрация полимера составляет 7 весовых %, а концентрация CaCl2 составила 3,8% от общего веса раствора. Раствор хлорида кальция (24,30г, 0,22 моля) в безводном N-метилпирролидоне (540мл) получают при помощи перемешивания и нагревания до 75°C. После охлаждения раствора до 25°C в колбе с круглым дном, снабженной расположенной сверху вешалкой, и продувки сухим азотом при перемешивании добавляют 20,24г (0,1872 моля) парафенилендиамина и полученный в результате раствор охлаждают до 10°C. При перемешивании добавляют безводный терфталоидхлорид (TCl) (19,00г; 0,0936 моля), что приводит к подъему температуры до 35,3°C. После растворения TCl раствор охлаждают до 5°C и при энергичном перемешивании добавляют вторую порцию TCl (19,00г; 0,0936 моля), добиваясь полного растворения. Энергичное перемешивание продолжают в течение начавшейся в результате полимеризации. Когда по-прежнему полимеризующаяся смесь становится полупрозрачной, затем неподвижной и опаловой при перемешивании (характеристическая вязкость полипарафенилентерфталамида) в смеси составила более примерно 1,5, раствор подвергают ориентирующему течению, подаваемого под давлением из колбы с круглым дном при объемной скорости примерно 1,85см3/сек через насадку с линейной траекторией потока шириной 4см, толщиной 4мм и длиной 45см с тем, чтобы получить удлиненную массу оптически анизотропной вязкой жидкости. Пределы двига варьирует от 0сек-1 в центральной плоскости траектории потока в насадке до максимума в примерно 30сек-1 у стенок насадки (средний сдвиг 15сек-1). Температуру насадки поддерживают примерно 25°C. Выход насадки расположен на 0,6см выше движущейся горизонтальной ленты, окруженной сухим горячим азотом, нагретым до температуры выше примерно 45°C, а ориентированный анизотропный жидкий раствор выкладывают на ленту для инкубирования. Лента имеет максимальное перемещение примерно 45см. Насадка наклонна относительно ленты так, что между насадкой и лентой, движущейся от насадка, образуется угол в 115°. Скорость экструзии оценивают в примерно 1,25см/сек, а скорость ленты поддерживают на уровне примерно 1,35см/сек. Ширина ленты равна ширине насадки (4см), она имеет приподнятые края с тем, чтобы предотвратить течение раствора в направлении, перпендикулярном направлению движения ленты. Вязкость раствора после экструзии оценивают примерно в 300 пуаз. Толщина раствора на ленте составляет примерно 2 - 4мм. Ленту и экструзию останавливают, когда достигают конца ленты. Раствор выдерживают на ленте с целью инкубирования в течение примерно 120 минут в атмосфере нагретого азота (45°C) до тех пор, пока он не становится твердым гелем так, что реакция переходит в гель. Гель разрезают на два куска "L1" и "L2", причем L1 указывает на часть геля, которая подвергается экструзии первой. Затем гель разрезают на полоски шириной примерно 1/4" (0,63см) под углом 90° к длине геля. Пульпу выделяют из полностью инкубированного и отвержденного геля в следующей последовательности. Куски геля смешивают с 5% раствором бикарбоната натрия (геля должно быть достаточно, чтобы получить 10 грамм сухой пульпы и 500мл раствора бикарбоната) в смесителе Варинга при высокой скорости (1800об/мин) в течение 12 минут. Материал пульпы, выделенный таким образом, обезвоживали при помощи вакуумной фильтрации. Пульпу промывали дважды горячей водой в смесителе, причем после каждой промывки проводили обезвоживание. Полученная таким образом пульпа состоит из тонких, сильно фибриллированных волокон и имеет свойства, указанные в табл.4. Пример 5. В этом примере описано получение полипарафенилентерфталимидной пульпы в растворителе НМП-CaCl2, используя тот же аппарат, что в примере 4 для процесса полимеризации периодического действия и полунепрерывной экструзии. Следует процедурам из примера 4 за исключением того, что гель разрезают поперек перед продолжением инкубирования, как это описано в следующем абзаце. Концентрация полимера, как в примере 4, равна 7 весовых %, а концентрация CaCl2 равна 3,8% в пересчете на общий вес раствора. Раствор поддерживают на ленте с целью инкубирования в течение примерно 8 минут (с того момента, как раствор помещен на ленту 90 разрезания) в атмосфере нагретого азота (50°C), т.е. до тех пор, пока он не переходит в твердый гель. Гель разрезают на два куска "L1" и "L2", а затем рассекают на полоски шириной примерно 7мм под углом 90° к длине геля. После того, как реакция переходит в гель, инкубироваие продолжают в течение приблизительно 110 минут при 50°C. Полученная таким образом пульпа состоит из тонких, сильно фибриллированных волокон, свойства которых указаны в табл.5. Пример 6. В этом примере описан способ получения полипарафенилентерфталамидной /ППД-T/ пульпы с использованием устройства для ориентации удлиняющего потока, имеющего пористые стенки, которые обеспечивают создание слоя N-метилпирролидона на внутренних стенках, формирующих траекторию потока, с целью минимизации образования отложений. Устройство для ориентации удлиняющего потока, имеющее линейно-сужающийся прямоугольный канал для потока, состоящий из пористых металлических пластин, устанавливают на отверстии для выгрузки размером 5 дюймов (12,7см) с двухшнекового полимеризатора с омыванием всей поверхности, имеющего рубашку, но функционирующего без охлаждающей жидкости. Устройство для ориентации потока имеет вертикальный, направленный вниз канал для потока длиной примерно 6,35см с входным отверстием 1,12см ´ 4,83см, служащем для непосредственного приема материала, выгружаемого из полимеризатора и выходным отверстием 0,58см ´ 4,82см. Пористые пластины, образующие стенки; изготовлены из пористых пластин нержавеющей стали 316 толщиной примерно 0,31см, имеющей пористость 0,2 - 1,0 микрон. Пластины поддерживаются в корпусе при помощи соответствующих трубопроводов, по которым подают N-метилпирролидон на внешние поверхности пластин. Из полимеризатора выгружают активно полимеризующийся 9,2% (весовые) раствор полипарафенилентерфталамида в метилпирролидоне /НМП/ и хлориде кальция (молярное отношение CaCl2 к начальному количеству парафенилендиамина равно 1,38). При по-прежнему продолжающейся полимеризации ППЛ-T-раствор продавливают через устройство для ориентации потока с объемной скоростью полимера 5,65кг/час. Внутреннюю поверхность пористых стенок непрерывно снабжают слоем НМЛ, который проступает через пористые металлические пластины с объемной скоростью приблизительно 1,7мл/кв.дюйм/мин в пересчете на общую площадь пористых пластинок, находящуюся в контакте с ППД-Tраствором. Характеристическая вязкость полипарафенилентерфталамида в растворе, вытекающем из устройства для ориентации потока, составляет приблизительно 2,3. Вязкий, все еще жидкий раствор, вытекающий из устройства для ориентации потока, периодически собирают на горизонтальную пластину в то время, как пластина движется под выходным отверстием со скоростью приблизительно равной скорости раствора, поступающего из выходного вышеупомянутого отверстия. Полоски раствора после экструзии шириной приблизительно 2 дюйма (5,08см) инкубируют на пластине при окружающих условиях. В течение приблизительно 40 секунд они превращаются в мягкий гель. Этот гель затем разрезают на куски размером 0,95см в направлении поперек течения. Разрезанные куски затем помещают в нагреватель на один час при температуре приблизительно 44°C для повторного инкубирования. Чтобы отделить пульпу, инкубированные куски помещают в воду в смесителе Варинга и перемешивают с высокой скоростью в течение нескольких минут. Пульпу периодически собирают на фильтре и возвращают в смеситель для короткого перемешивания с водой в течение пяти минут. Отделенный продукт пульпы состоит из высоко фибриллированной ППД-T-пульпы с характеристической вязкостью 3,1. Пример 7. Используют то же оборудование и те же процедуры, что в примере 6, для получения раствора и осуществления экструзии с тем исключением, что раствор после экструзии получают с объемной скоростью полимера 5,6кг/час, а объемная скорость N-метилпирролидона, составляет 4,4мл/кв.дюйм/минуту. Полимеризацию и экструзию осуществляют в течение 5 часов. Канал для потока в устройстве дли ориентации остается в основном свободным от каких-либо отложений в течение пяти часов работы, но время от времени возникает небольшое частичное блокирование в области выхода из канала для потока, которое легко ликвидируют механическим способом и какая снова становится полностью свободным. Пример 8. В этом примере описано получение полипарафенилентерфталамидной пульпы в растворителе НМП-CaCl2, используя пилотную установку для непрерывного получения. Парафенилендиаминовый раствор в НМП-CaCl2 при температуре 10°C содержащий 5,5 весовых % парафенилендиамина, 7,4% CaCl2, 87,1 НМП и менее, чем 200 частей на миллион /ррм/воды, загружают в смеситель и перемешивают с расплавленным TCl, в количестве, составляющем 35% от стехиометрической величины. Полученный в результате предполимер прокачивают через теплообменник, чтобы охладить его примерно до 5°C. Затем предполимер смешивают с расплавленным TCl со скоростью, которая давала бы стехиометрический баланс между TCl и диамином в смеси, используя, например, устройство, которое предложено в /2/. Эту смесь непрерывно пропускают через двухдюймовый (5,08см), смачивающий всю поверхность, двухшнековый полимеризатор непрерывного действия, снабженный рубашкой, но функционирующий без охлаждающей жидкости. Используют количества реагентов, которые обеспечивают получение ППД-T со скоростью примерно 4,53кг/час. Жидкий раствор из полимеризатора поступает непосредственно в расположенное вблизи устройство для ориентации потока, затем на непрерывную ленту для транспортировки материала после экструзии. Использованы устройство для ориентации потока и полимеризатор того же типа, что представлен на чертежах 2 и 3, пористыми стенками, определяющими траекторию удлиняющего потока, входом канала с размерами 2см ´ 3,18см, выходом с размерами 0,64 ´ 3,18см и длиной траектории потока 11,4см. Nметилпирролидон подают в устройство для ориентации потока с объемной скоростью, достаточной для образования и поддержания пограничного слоя между пористыми стенками и раствором. Лента имеет ширину 20,32см, длину примерно 12м и в общем случае расположена горизонтально. Поверхность ленты расположена примерно на 1,27см ниже выхода из устройства для ориентации, а угол траектории потока устройства для ориентации потока относительно поверхности ленты составлял 90°. Вся площадь ленты и выход устройства для ориентации потока закрыты и окружены азотом, нагретым до 45°C. Из вышеупомянутого устройства раствор поступает полосой шириной приблизительно 3,18см со скоростью приблизительно 3,5м/мин. После транспортировки на ленте на расстояние в 10,6 (примерно 3 минуты) полоска раствора затвердевает. Режущее устройство типа гильотины с длиной хода, связанной со скоростью ленты, установлено в 7,62см от конца горизонтальной поверхности ленты. Это режущее устройство режет гель на куски размером приблизительно 0,63см под углом 90° к длине геля. Куски геля, достигшие конца горизонтального участка ленты, падают в корзины емкостью 5 галлонов (19л). После заполнения корзины помещают в печь для дополнительного инкубирования при температуре 45°C в течение 60 минут. Корзины периодически извлекают из печи и содержимое ссыпают в глиномялки небольшой емкости (примерно 25 галлонов, 94,6л), которые заполняют разбавленным раствором каустической соды. Нейтрализацию и коагуляцию в глиномялке осуществляют одновременно с началом снижения размеров. Через выход глиномялки ее содержимое непрерывно подают в рафинер для последующего уменьшения размера. Выход рафинера соединен с резервуаром для шлама, имеющим емкость приблизительно 200 галлонов (757л) и снабженным мешалкой. Шлам из резервуара для шлама непрерывно подают на горизонтальный фильтр длиной 10,7м и шириной 43см, где пульпу периодически промывают и обезвоживают под вакуумом 12 раз. Полученную в результате влажную лепешку затем непрерывно сушат в роторной сушилке, нагреваемой паром. Полученный продукт состоит из тонкой, сильно, фибриллированной пульпы, диаметры которой меньше 0,15мм, длина меньше или равна примерно 6мм, а удельная площадь поверхности превышает 4,0м2/г.

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: B65D 1/00, D21B 1/00, C12S 3/00

Мітки: одержання, пульпа, спосіб

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-26033-pulpa-ta-sposib-oderzhannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пульпа та спосіб її одержання</a>

Подібні патенти