Invenția se referă la prepararea soluțiilor de polimeri cu greutate moleculară ultraînaltă (UHMWPE) utilizate în materialele din fibre de tip film formatoare de gel. Rezultatul tehnic al invenției este îmbunătățirea simultană a calității soluției UHMWPE, creșterea concentrației soluției și reducerea timpului de proces. Rezultatul tehnic se realizează prin aceea că procedeul de preparare a soluției UHMWPE se realizează prin suspendarea polimerului într-un solvent, creând un mediu neutru, dizolvarea UHMWPE cu o viteză de agitare de 100-200 rot / min timp de 6-15 min, înainte de a fi stadiul prefiert solvent de suspendare, pentru care parafină lichidă, un amestec de lungime a lanțului C12-C18 ceară de parafină și o lungime a catenei C24 -C40 într-un raport de 10-90 / 90-10% în greutate. %, Respectiv. Tabelul 2.
Invenția se referă la domeniul soluțiilor de polimeri cu greutate moleculară ultraînaltă, care sunt utilizate în materialele din fibre de tip film formatoare de gel. Dezvoltarea tehnologiei de soluții de polimer cu greutate moleculară ultra a început în anii 70, în legătură cu centrul de cercetare de dezvoltare a companiei olandeze olandeze de stat Mines (DSM), baze de geltehnologii proces. Polimerul cel mai utilizat este polietilenă ultrahigh molecular (UHMWPE) cu o greutate moleculară (greutate moleculară) xilen peste 10 6. Ca solvent pentru UHMWPE este utilizat în principal, decalină, și anumite fracțiuni petroliere.
În metodele din stadiul tehnicii pentru prepararea SVPME soluție de filare turnare modul de elasticitate ridicat din fibre de înaltă rezistență, utilizat ca fracție de kerosen solvent Tboil 160-300 ° C, care este supus hidrogenării în prezența unui Ni / W - catalizator (sm.JP 63-15838 (Goa doro Kogyo KK), 22.01.88, C 08 L 23/04, JP 63-15837 (Goa doro Kogyo K.K.) 22.01.8, C 08 L 23/04. O fracțiune de kerosen conține ceară 65%, 25 .% naftalinei și 10% compuși aromatici în procesul de hidrogenare este colectat și fracțiune de distilare fracționată Tboil 185-226 ° C, cu un conținut de 68% din carbohidratii naftenei odorodov, 21% din izoparafină și 11% din alți constituenți, cu excepția toluen, xilen, naftalină, difenil sau% naftene 68, 21% izoparafine și 2% n-parafine, 5% tetralină și 4% compuși aromatici. UHMWPE este dizolvat în acești solvenți pentru 3 ore la 140 ° C și sub agitare, pentru a da o soluție omogenă de 10%, din care fibra este format prin extrudare. fibra gel este întinsă de 30 de ori pentru a obține o rezistență de 2,4 GPa și un modul inițial de 81,6 GPa.
Dezavantajele acestei metode sunt complexitatea proiectare hardware și durata de dizolvare UHMWPE în respectivul solvent. Mai mult, temperatura de dizolvare a UHMWPE solventul menționat este aproape de temperatura lor de fierbere, care afectează procesul de dizolvare, și anume solventul volatil de captare este necesar și în mod continuu adăugând la soluția de polimer pentru a menține o concentrație constantă a soluției.
Decizia tehnica cea mai apropiată de revendicată este un procedeu de preparare continuă a soluțiilor omogene de polimeri cu greutate moleculară (sm.EP 0183285 (STAM / CARBON B.V.), 04.06.86, cl. D 01 D 1/09).
În această metodă, o parafină lichidă la temperatura camerei (25 ° C), suspendat cu masă moleculară ridicată din polietilenă H Fax 1900 (He c e) gradul mol. 10 iunie m2, cu o concentrație de 3 -. 8mas. % După suspendarea polimerului se efectuează dezaerare și creează un curent neutru de azot. Cu agitare continuă, suspensia este alimentată în extruder. Dizolvarea se realizează la temperatura de 120 - 200 ° C la 35-300 rot / min timp de 3 - 30 min. soluție gata de polimer transparent caracterizat prin structură uniformă constantă liberă a particulelor nedizolvate.
Soluția rezultată a fost furnizată la turnare este răcită în apă, se extrage cu diclormetan, urmat de o singură treaptă de extragere la 120 ° C, cu un raport de întindere 67. Fibrele obținute cu o putere de 2,0 - 2.2 GPa și un modul de 6-70 GPa.
Un dezavantaj al acestei metode este faptul că dizolvarea capetelor și extrudarea se realizează la o temperatură de 180-200 ° C, ceea ce poate conduce la degradarea polimerului și, în consecință, pentru a reduce greutatea moleculară și creșterea polidispersie; aceasta afectează în mod negativ formarea fibrelor sau a filmelor de structuri moleculare si supramoleculare cristaline, raportul de întindere mai mică și rezistența produsului respectiv. UHMWPE mol. m. 10 6 februarie am discuta polidispersabilitatea suficient de mare, ceea ce impune controlul calității soluției rezultate, care pune în aplicare atunci când se utilizează un extruder este dificil.
Rezultatul tehnic al invenției revendicate este acela de a crește în același timp calitatea soluției UHMWPE și creșterea în concentrație a soluției, reduce timpul de menținere a procesului.
Rezultatul tehnic se realizează prin aceea că procedeul de preparare a soluției UHMWPE se realizează prin suspendarea polimerului într-un solvent la concentrație 3-8mas. %. crearea unui mediu de dizolvare UHMWPE cu viteza de agitare de 100-200 rot / min timp de 6-15 min, înainte de a fi stadiul prefiert solvent de suspendare, care este folosit ca un amestec de ceară lichidă cu o lungime a catenei de C12 - C18 și ceara de parafină cu o lungime a lanțului de C24 - C40 în proporție de 10-90 o C 90-10mas. %, Respectiv.
Diferența semnificativă a invenției revendicate este ca solvent un amestec de lungime lichid catena alifatica C12 - C18 și ceara de parafină cu o lungime a lanțului de C24 - C40 în proporție de 10-90 o C 90-10mas. %, Respectiv.
Utilizare ca amestecuri de solvenți ale parafinelor menționate, în raportul menționat al UHMWPE permite obținerea de soluții cu o temperatură finală mai mică a soluției (150 ° C), în comparație cu prototipul (200 ° C) (reflectate în tabelul 1, în exemplele 1-13), care permite reduce degradarea polimerului, pentru a-și păstreze structura și greutatea moleculară, și, prin urmare, a îmbunătăți omogenitatea soluției, caracterizată prin valori ale stabilității viscozității (demonstrată prin viscozităţile soluțiilor valori statistice la 5 și 10% gr. în tabel. 2), adică îmbunătățirea calității soluției și concentrația acesteia până la 10% gr.. iar acest lucru la rândul său, crește capota formată din fire de soluție și caracteristicile de rezistență gel ale fibrei finite. Mai mult decât atât, prin scăderea temperaturii finală a soluției este redusă în timpul procesului tehnic.
Exemplele 14 și Tabelul 15. 1 indică imposibilitatea creșterii gradului de întindere fibrelor preparate dintr-o soluție de UHMWPE într-o parafină lichidă sau solidă, în comparație cu stadiul tehnicii, care susține o soluție inferioară polimer de calitate.
Exemplul 16. Tabelul 1 confirmă imposibilitatea de a obține o soluție UHMWPE la o concentrație de peste 8mas. %. atunci când este utilizat ca un singur solvent de parafină lichidă datorită formării de particule insolubile (Gelika).
Procedeu de realizare pentru prepararea soluției UHMWPE prin dizolvarea polimerului menționat într-un amestec de parafine în raportul revendicat dă rezultatul tehnic.
Exemplul 1. Un procedeu de preparare a soluției UHMWPE este după cum urmează.
Solventul pentru UHMWPE este preparat din ceara (W 38,101856 - 84), cu o lungime a lanțului C12 - C18. care este lichid la temperatura camerei (25 ° C), parafină (TU 6-09-3637-87), cu o lungime a lanțului C24 - C40. care este solid la temperatura camerei, amestecarea lor la un raport de 50. 50mas. .%, Respectiv, într-un aparat care poate fi încălzit cu un agitator cu trei lame la 150 rot / min și o temperatură de 140 ° C timp de 3 minute (vezi Vasiltsov EA et al Aparate pentru amestecarea lichidelor Handbook -... L. Machinery, 1979, . 272).
Solventul rezultat la 140 ° C și agitare continuă este încărcat UHMWPE (TU 6-05-1896-80) cu mol. m. 10 februarie concentrație 6 5mas. % Si proces are loc dispersându timp de 1 min. După încărcarea polimerului se efectuează dezaerare și creează un curent neutru de azot. Dizolvarea se realizează prin creșterea temperaturii la 150 ° C timp de 9 minute, cu agitare constantă. soluție gata UHMWPE transparentă are o vâscozitate de 45,3 Pa.s și se caracterizează printr-o structură uniformă fără particule nedizolvate și helico.
Din soluția rezultată cu aceste caracteristici suplimentare prin metoda gel de filare, urmată de extracție cu fibre elastice pot fi obținute cu indicii de putere (2.7 GPa) și modulul de elasticitate (100 GPa), gradul ridicat de orientare (102 versus 67 pentru stadiul anterior al tehnicii) .
Exemplul 2. Un procedeu de preparare a soluției UHMWPE este după cum urmează. Solventul pentru UHMWPE preparat din parafină (TU 38. 101856-84), cu o lungime a lanțului C12 - C18. care este lichid la temperatura camerei (25 ° C) și parafină (TU 6-09-3637-87), cu o lungime a lanțului C24 - C40. care este solid la temperatura camerei, amestecarea lor la un raport de 50. 50mas. %, Respectiv, într-un aparat care poate fi încălzit cu un agitator cu trei lame la 150 rot / min și o temperatură de 80 ° C timp de 3 min. În solventul rezultat la 80 ° C și agitare continuă este suspendat UHMWPE (TU 6-05-1896-80) cu mol. m. 10 februarie concentrație 6 5mas. % În decurs de 3 min. După suspendarea polimerului se efectuează dezaerare și neutru curentii este generat azot. Cu agitare continuă, suspensia este alimentată într-un extruder cu șurub (vezi. Zavgorodniy VK et al. Echipament pentru prelucrarea maselor plastice Enterprises. L. Chemicals, 1972, p. 464).
Dizolvarea se realizează prin creșterea temperaturii 120-150 ° C, la 150 rot / min, timp de 10 min. soluție gata UHMWPE transparentă are o viscozitate de 45,25 Pa.s și se caracterizează printr-o structură uniformă fără particule nedizolvate și helico.
Din soluția rezultată cu aceste caracteristici suplimentare prin metoda gel de filare, urmată de extracție cu fibre elastice pot fi obținute cu indicii de putere (2.7 GPa) și modulul de elasticitate (100 GPa) mai mare decât în stadiul tehnicii (2,2 și 70 GPa, respectiv), datorită gradului ridicat de orientare (102 versus 67 pentru stadiul anterior al tehnicii).
Determinarea viscozității soluțiilor UHMWPE realizată viscozimetru „polimer RP-1M“ în conformitate cu descrierea tehnică și instrucțiunile de operare 5I2.842.021 TR.
Determinarea caracteristicilor de rezistență ale fibrelor a fost realizată în conformitate cu GOST 5079-77 standard internațional. Materiale textile. fibre chimice. Determinarea rezistenței la rupere și alungire a fibrelor individuale. ISO 5079-77 (E). C. MO9.
Diferența esențială a invenției revendicate este confirmată prin datele experimentale prezentate în tabelele 1 și 2.
Un procedeu de preparare soluție ultraînaltă din polietilenă cu greutate moleculară care cuprinde suspensia de polimer într-un solvent, cu o concentrație de 3 - 8% în greutate, un mediu neutru, dizolvarea polietilenă UHMW la o viteză de agitare de 100 -. 200 rot / min timp de 6 - 15, caracterizat prin aceea că pre-înainte de suspendare etapa prepararea unui solvent care este folosit ca un amestec de ceară lichidă cu o lungime a catenei de C12 - C18 și ceara de parafină cu o lungime a lanțului de C24 - C40, la un raport de 10 - 90 o C 90 - 10% în greutate, respectiv ..