Разработка и опытно-промышленная реализация интенсифицированного технологическоого процесса получения привитого сополимера поликапроамида с полигидроксиэтилметакрилатом тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

¡|Ш|ЗЛ'РЩШй I ,СОДА.Я>ТВЕНКЬЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УШЕРСИТЬТ

На праиах рукописи

БОГАЧЕЕА ЛЮБОВЬ ВАСИЛЬЕВНА

РАЗРАБОТКА И 0!ЫГКО-ПРО!МШШтНАЯ ШЖЗЩт ИШ'ЕНСКФИЩРСВ/ШНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ПКШЯТОГО СОПОЛИМЕРА ТОШШШШИД! С П(ЖПЩГОКгаЭТШ1МЕГАКК1ПАТО!1

02.СО.Об - Хгшия высокомолекулярных соединений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград 1994

Работа виполпепа в Волгоградской государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор ЕЕЯТОБРВХОВ Владимир Федорович

(фидиалькыз овпсн-чаты: до/тор технических наук» профессор

Ведущая организация: Акпионерное существо "Люзоло! чо", г. ви-юкий

г на заседайте специализированного совета

I. 063.76.01 по пркзу.*;енив ученых степеией Волгограде«, » государственного технического университета.

лдрео: 400065, г.Волга*-; цр.Ленива, 28

С диссертавиаа ыокно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан " " 1Э54г.

КДЕЛОВ Виктор Федорович

доктор технических наук, профессор

КОРИН Борис Павлович

Завита яш~агг* .ни состоится

Ученый секретарь спенисдизированного Оорета, каадЕдаг технических наук» додент

ЕЛЛукасих

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Анализ многочисленных теоретических, абораторных и опытно-промысленных разработок, посвященных синте-у привитых сополимеров по ликапро амида (ПСП) позволяет рассмагри-ать привитую полимеризацию как перспективное направление в облас-и промышленного прокзгодсгэа и дальнейшего увеличения объема вы-уска модифицированного поликапроямида (ПКА).

Привитая полимеризация позволяет не только изменять химичес-ий состаь волокксобрйзуыцего полимера, но и значительно улучшать омплекс свойств волокон.

На ¿олкском АО "Химволокно" совместно с Волгоградским государ-твенным техническим университетом разработан и реализован техно-огический процесс получения волокон из ПСП различного химического остава и назначения. .

В основу периодического процесса получения хлопкоподобного бо-окна мегалон (привитой сополимер поликапроамида с шлигидрокеи -тилметакрилатсм ПОЭМА) положен метод синтеза ПСП, основанный на спользозании пероксидироЕакного кислородом воздуха ПКЛ, предва-ителььо активированного ионами двухвалентной меди.

Нылуси модифицированного волокна из ПСП, его -текстильная пере-аботка псказали принципиальную возможность и необходимость даль-ейшего увеличения мосяости такого производства.

Кроме того, получение ПСП с ПОЭМА приобретает все большее народ-охозяйственное значение в связи со сложившейся довольно сложной кономической обстановкой в стране, обостряющейся разрывом межхо-яйственньк связей государств Содружества и, как следствие, недо-т&тком хлопкового сырья.

Ора&хо увеличение мощности существующего производства хлопкопо-обного волокна не представляется возможным из-за наличия ряда про-лем, связанных, прежде всего, с низкой конверсией мономера, необ-одимостью длительного предварительного выдерживания ПКА на возду-е, недостаточной воспроизводимостью количества получаемого ПСП.

Поэтому интенсификация технологического процесса получения ПСП ПОЭМА, а именно создание экономически эффективной, экологически рогрессивной и малоотходной технологии является актуальной задачей.

Целью работы является разработка и опытно-промышленная реализа-;ия интенсифицированного технологического процесса синтеза ПСП с ЮЭМА.

На^чцая_новизна.С целью увеличения мощности производства модифицированного ПКА и получения стабильного количества принятого полимера использован метод привитой полимеризации, осноьанный на предварительной обработке ПКЛ инициирующей системой В работе иэучаны основные закономерности реакции привитой полимеризации и найдены оптимальные условия приьивки.

Дчя создания экологически чистой и ресурсосберегающей технологии разработан новый способ получения привитых -сополимеров ПКА с ПОЭМА, Введение в технологический процесс стадии предварительной термической обработки раствора мономера позволяет уменьшить содержание г.'Яроксиэтилмстакрилата и исходном детворе в два раза, увеличить количество привитого полимера и многократно использовать раствор мономера без укрепления, что значительно снижает его содер такие в сточньос водах к повышает конверсию гидроксизтилметакрила-та с 60$ до 90%.

Изучено влияние основных параметров технологического процесса на количество привитого полимера, конверсию юнг мера и эффективность реакции привитой полимеризации.

На основании проведенных исследований гидроксиэтилметякрилата, его водного раствора и термически обработанного водного раствора методами ЯМР-спектроскопии, газо-жидкостной хроматографии и другими методами химического анализа предложена схема реакции привитой полимеризации с предварительным прогревом раствора иономера.

0ЕаК1ИНЁ£2К_ЦЁЙЦ2£1ь_и_реадазаиия_ре^льтатов. В результате проведенных исследований, математического моделирования и оптимиза ции процесса прививки разработан интенсифицированный технологический процесс синтеза ПСП, заключающийся в активации ПКА окислительно-восстановительной системой Си1*- с последующей промывкой волокна водой и обработкой предварительно прогретым раствором гидро к си э';илметакрилата. Данный метод отличается простотой, а глав' нэе - является высокоэффективным и не требует больших материальных затрат для его внедрения.

На Волжском АО "Химволокно" проведены опытно-промышленные работы по изготовлению привитых сопол;шеров ПКА с ПОЭМА на опытной установке получения указанных сополшеров по вышеописанной технологии. Были получены 6 опытно-промышленных партий волокна ( — 4,5 т ) со следующими свойствами: прочность при растяжении (30 * 35) сН/текс, разрывное удлинение (50«-60)$, равновесное влагопоглощение при 65% относительной влажности воздуха (7* 7,2}$, удельное объем-

я q

ное электрическое сопротивление(10 * 10 )омсм при содержании привитого поликара ¿0 40 %.

Проведенные испытания показали дальнейшую целесообразность предложенного способа получения ПСП для реализации в промышленном масптабе на Волжском АО "Химволокно".

Апшбгщия_габоты, Основные положения работы и результаты исследований докладывались на ежегодных научных конференциях ЕолГТУ (Волгоград, 1991 * 15ЭЗгг,),на республиканской межотраслевой научно-технической конференции в г.Самаре, 1992 г.

Публикации. По результатам работы опубликовано 2 статьи, те-зисы доклада на конференции, получен патент йэссии.

2^§У-й_££Е2К23£Е5_£1'££в2тацииг> Диссертационная работа изложена на 165 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 44 рисунка, 2 приложения. Библиография включает 101 наименование.

В соответствии с поставленной задачей в первой глаБе■настоящей диссертации проведен анализ литературных данных по разработанным ранее методам синтеза ПСП, свойствам и областям использования шликеров такого типа, tío второй и третьей главах изложены вопросы, изученные автором при разработке нового метода синтеза ПСП и представлены результаты исследований по комплексной оценке свойств вновь полученных полимерных материалов. Исследования,проведенные по математическому моделированию, аппаратурному оформлению и контролю процессов получения и качества ПСП описаны в четвертой главе. Пятая глава содержит описание методической части.

Диссертация завершается выводами о проделанной работе и списком библиографических ссылок.

К работе приложены копии документов с результатами опытно-про-мкялейой реализации нового метода синтеза ПСП.

ОСНОВНОЕ СОДЕШШЕ РАБОТЫ

I. Синтез ПСП с ПОЭМА с использованием инициирующей системы Cus*- H¿Q и изучение его закономерностей.

Одним из путей решения проблемы интенсификации технологического процесса модифицирования ПКА является использование окислительно-восстановительной системы Со2* - Н^Оц (ОВС) на стадии его активации. В результате применения данной ОВС продолжительность инициирования ПКА. сократилась с б часов до 50 минут.

С целью поиска возможности управления процессом получения' ПСП с ПОЭМА изучено влияние основных параметров процесса на количество привитого полимера и скорость реакции привитой полимеризации* Проведенные исследования показали, чт' привитая полимеризация гидро-ксизтилметакрилата к ПКА, протекающая в гетерогенных условиях, есть процесс многофакторный и влияние этих факторов взаимосвязано.

Эмпирическое уравнение скорости привитой полимеризации имеет следующий вид: у . КСНгОг]°'ег£Си [ОЭМА]"'38

Эффективная энергия шм-мжлдеи, определенная графически с помощью уравнения скорости реакции в рабочвм интервале температур составляет — БО кЦж/моль.

Анализ проведанных кинетических исследований позволяет оценить влияние каждого фактора на процесс прививки, услимвить целесообразные лнтзрвалы измеьс;;и- отдельных пс-ракетрои процесса.

На основании экспериментальных данных построена математическая модель процесса привитой ггчимеризации. Для ь&хожде^я оптиг«лькнх параметров ¡^роц^сса с использованием теории качеств была по¿учс.— целевая функция, максимизация которой позволила определить оптимальные параметры технологического процесса. Полученная математическая модель использовалась для нахождения следующих оптимальные параметров технологического процессы

I. Инициирование: концентрация И^О^ь растворе составляет 0,04-0,05 моль/л. Однако концентрация пероксида водорода должна быть не менее 0,035 юль/л и не более 0,06 моль/л, как при более низкой или более высокой концентрации не удается привить достаточное количество ПОЭМА.. Концентрация ионов Си2*в раствора должна составлять при этом 0,01-0,012 моль/... Температура может быть от 75 до 85°С. Продолжительность обработки ПКА ОВС должна составлять 50-55 минут.

I. Прививка: концентрация мономера в растворе не должна превышать 1,66 моль/л, так как её увеличение выше этого предела приводит к снижению эффективности прививки. В данном случае для достижения необходимого количества ПСП ( ~ 2ОЙ) достаточно использовать 10%-ный 0,83 даль/л раствор гидроксиэтилыетакрилата. При температуре 55°С обеспечивается необходимое количество привитого ПОЭМА. Увеличение температуры прививки выше 60°С приводит к образованию гошполимера и, как следствие, снижению эффективности реакции привитой полимеризации. Бремя проведения реакции может изме-

няться от 50 до 60 минут.

Использование инициирующей системы Си - H¿Oz для синтеза привитых сополимеров ПКА с ПОЭМА при оптимальных условиях проведения реакции позволяет получить привитое ПКА волокно со стабильным, заранее заданным количеством привитого полимера, причем процесс ье сопровождается образованием гомополимера, что обеспечивает высокую (близкую к 100%) эффективность прививки.

Применение ОВС для синтеза ПСП с ПОЭМА значительно сократило время активации ПКА, но не решило проблем, связанных с низкой конверсией мономера.

2. Синтез ПСП с предварительной термической обработкой раствора мономера и его исследование

В целях повышения конверсии мономера и создания экологически чистой и ресурсосберегающей технологии предложен и подробно изучен новый метод получения привитых сополимеров ПКА с ПОЭМА. Введение в технологический процесс стадии предварительной термической обработки раствора мономера позволило уменьшить содержание гидроксизтилметакрилата в исходном растворе в две. раза, увеличить количество привитого полимера и многократно (до 4 раз) использовать раствор мономера без ого укрепления, что дает возможность значительно снизить содержание мономера в сточных водах и повысить конверсию гидроксиметилметакрилата от 6% до 70%.

На рис.1 и в тьЗл.1 представлены данные выхода привитого полимера, конверсии мономера, эффективности реакции привитой полимеризации и содержания гидроксиметилметакрилата в сточных водах при использовании данного метода синтеза ПСП.

Из рис.1 еидно, что увеличение концентрации исходного раствора мономера выше 0,83 ыоль/л не сопровождается значительным увеличением количества привитого полимера. Это объясняется тем, что при использовании раствора мономера с концентрацией более 0,83 моль/л, наряду с основной реакцией привитой полимеризации интенсив но протекает побочная реакция - реакция гоыополкмеризации, что, в своп очередь, можно объяснить образованием олигоморов с большим чиплом аьеньев во время предварительной термической обработки рас? Есра мономера.

Увеличение количества ПСП при вторичном :: третичном использовании раствора мономера объясняется, по-видимому, тем, что а результате передачи цепи ка мономер в процессе привитой полимериза-

Влияние концентрации раствора мономера и кратности

привитая полимеризация: Ь - 55°С; Т - 50 мин.

1 -Раствор мономера без термической обработки,

2 -первичный термически обработанный раствор мономера,

3 -вторичный раствор мономера,

4 -трехкратный раствор мономера,

5 -четырехкратноиспользованный раствор мономера

. Рис. I

при первичном и вторичном использовании раствора мономера со-' этЕетствепко увеличивается количество макрорадикалов ПОЭМА и число звеньев олигомеров ПОЭМА. Однако роль реакции передачи цепи на мономер очень кэвелика, в противном случае имела бы место яреиму-г->ст£ен:ю реакция гомополимериэации. Вследствие низкой остаточной концентрации раствора мономера (0,41 моль/л) при четырехкратном использовании раствора ОЭМА происходит снижение количества ПСП до

Таблица I

Зависимость конверсии мономера, эффективности реакции привитой полимеризации и содержания ПОЭМА в отработанном растворе от концентрации исходного раствора гидро-ксиотилметакрилата при его четырехкратном использовании

Концентрация исход- Концентрация Конверсия Эффективность него растьоса moho- ПОЗМА ь отра- мономера, реакции призера, ~ Мотанном раст- <t вктой полиме-моль/л воре,моль/л ризации,%

0,13 69 99,6

0,23 62 99,2

0,31 66 99,0

3 результате проведенных исследований можно сделать заключение о целесообразности использования раствора ОЭМА концентрацией 3,41 моль/л. Данная концентрация является достаточной для получе-ггля несводимого количества ПСП (20 - 45%), обеспечивает высокую конверсию мономера - 6956 и высокую эффективность реакции привитой зэлилеризации до 100%.

Эффективная энергия активации в рабочем интервале температур (50 - 60°С) составляет ~ 49 кДж/моль. По проведенным в работе кинетическим исследованиям можно сделать вывод о том, что в результате предварительной термической обработки раствора мономера увенчивается реакционноспособкость его шлекул, о чем свидетельству-5Т снижение индукционного периода реакции привитой полимеризации

15 минут, увеличение скорости реакции в 2 - 2,5 раза и уменызе-■п'З эффективной энергии активации в 1,6 раза.

Необходимо отметить, что полученное новым способом'тодифицирэ-

0,41 0,66 0,83

ванное (до 45% ПОЭМА) ПКА волокно обладает удовлетворительными прочностными и гигиеническими свойствами (таблица 2).

Химический состав полученных соединений подтверждается данными элементного анализа и содержанием групп ОН, а также. ЙМР- и ИК- спектрами.

Таблица 2

Физико-химически и физико-механические свойства привитых сополимеров ПКА с ПОЗ.'/А

Количество припишет,-сопо^и. .ера, Со делание гру^п, Ьлагопоглощение при 6% отн.влажности в % от массы Прочность при растяжении, % Разрыьное удлинение, %

18,5 ?,40 5,3 36,0

32,9 -4.Й7 34,3 62,4

36 6 4,78 ~<,о 34,5 62,3

42,3 5,50 7,3 31,4 61,6

Приме'-?ние: образцы волокон получали при различной I ратноети использования раствора мономера

Ан-.-тз проведенных экспериментов свидетельствует о -том, что модифицированное воло^.-ю, полученное разработанным в данной научной работе способом, не уступает ю свг-чу -.„ойствш модифицирован ному волокну, производимому на Волжском АО "Химволокно".

Этот факт дает основание рассматривать такое волокно для использования в текстильной промышленности для изготовления предметов народного потребления. 3 настоящее время волокно мегалон служит сырьем для получения носочно-чулочных и коьровых изделий, а также трикотажного полотна и изделий из него.

3. Обсуждение схемы реакции привитой полимеризации с предварительной термической обработкой раствора гидрэксиэтилметакрилата

Управление технологическим процессом синтеза ПСП безусловно затруднено без знания схемы реакции приситой полимеризации, а так как вшеописанный метод получения ПСП положен в основу интен-

сифицированного технологического процесса изготовления привитых сополимеров ПКА с ПОЭМА, то это вызвало необходимость проведения детальных исследоьакий, связанных с изучением кинетики и механизма такой реакции.

Из литературных неточного в извзстно, что нетакрилоБыэ ефяры этиленгликоля обладают высокой полимеризационной активностью. Возможность термического самоинициирэвакия установлена лишь для нескольких мономеров, дакяцих достаточной стабильные радикалы. 8 работе предположили, что при прогреве ьоднэго раствора ОЗМА происходит его полимеризация. Для подБтверядения факта полимеризации ОЭМА были про Еедоны исследования раствора мономера бромид-бромат-ным методом, а также методами газо-жидкостной хроматографии и ЯМР-спектроскопии.

Результаты бромид-броиатного метода анализа. сеидетзльствувт об увеличении степени превращения 0о "А с увеличение« кратности его использования. Именно увеличением степени превратная ые*эиэ-ра можно объяснить факт увеличения количества ПСП при вторичном и третичном использовании раствора мономора соответственно. Факт уменьмния количества ПСП при четырехкратном использовании раствора мономера можно объяснить, исходя из следующего: в процессе привитой полимеризации одновременно протекают две рзшщта - рзак-ция прививки и гомополимеризации (как результат тер.;ичесхой акти-Еации мономера, та" и передачи цепи макрэрадикалаг.я ПКА на 03!^А.). Однак", при первичном, вторичном и третичном использовании раствора гидроксиэтилметакрилата преимущественно протекает реакция привитой полимеризации, так как является энергетически более выгодной. При четырехкратном использовании раствора мономера, когда степень превращения 0Э:.5А достигает 505?, скорость реакции гомо-полимериггции резко возрастает и образование гокзпсинэра доминируй? над образованием привитого сополимера, вследствие потер«, подвижно сти осаждающихся макромолекул ПОЗШ. Поэтому дальнейшее использование раствора мономера не представляется возможным.

Результаты газо-жидхосг"эй хроматографии и ЯМР-спзктроскоппи таг№:е свидетельствуют о п~лучении после термической обработки раствора мономера олигомзрэв с низким числом зЕэньев.

Появившиеся на хромат о грй.мз термически обработанного раствор* гидроксиэтилметакрилата новые сигналы со временем удерживания от 12 до 16 минут отнесли к сигналам о ли го мерз ь полигидроксиэтилмета-крилата. Причем после прививки б раствора присутствуют олигомеры с бояывей молекулярной массой, чем теле тержехюй обработки.

Бри исследования методами ЯМР-сшктроскопии использовали резонанс на ядрах % и Факт полимеризации мономера при термической обработке его рзстЕора в воде подтверждается появлением новых сигналов (по сравнении с непрогретым раствором мономера в в области от 60 м.д. до 75 м.д. и в области 2,п2 м.д.,

соответствующих сигналам групп -С^ после раскрытия двойной связи в ЯМР ^С- и П?у!Р 1Н- спектрах соответственно, а также уменьшением интенсивности спектральных линий группы =С(СНд)- в <Т'.1Р-спектре, 0би;зе уиирение сигналов на спектре противного магнитного резонанса связано с образованием ояигоморов П03МА.

Таким образом, по результатам проведенных исследований мокко сделать вывод о том, что термическая обработка водного раство ра ОЭМА приводят к термическому салюинициироваьию мономер I и образованию долгокивущих макрорадикало::, которые частично ре::омби-кируют, образуя олигомеры.

На основании проведенных ¡экспериментальных исслед.. .'аниГ. и и^у чения литературы предположили следующий юхадоом рсак:г/ч привитой полимеризации с использованием предварительной термической обработки раствора мономера.

В результате термического самоинпциироъгггля ОЗМА происходит обратимое образование бирадикглов, которые, присоединяя ючэ.чуды мономера, образуют устойчивые монорадикалы:

+ СИ^ = СИ,—-¿А'з* АгЯ,С-СИа-М-СЙ,,

В результате реакции роста цепи образуются макрорадикалк:

Я2РЧС * СН-СН^Й! * т си2 - сд{ в2 --

ЙгРчС = СИ-Есиг- СЯ, ЯцЗ-л С Не. -

снь-св,пй * тСИй --±СНг-СЯ^Я^СИ^СЯ.

Обрыв цепи кок следствие рекомбинации радикалов приводит к образованию олигомаров с низки.! числом звеньев гп :

■£ СН% -СЯ/ЯаЗя

.Благодаря начилию двойной связи хотя бы в одной из концевых групп олигоыера,возможна дальнейшая реакция привитой полимеризации с ПКА.. Привитой полимер шкет образоваться в результате нескольких возмокных реакций:

пи- - -о —- пнл-о лн-л • * тО —— ЛМ£0*т

ПИ-Я• * тМ' —»

вг -соо(см^ой

'О - олигомерный радикал;, О - олигомер; М - мономер; /]КД> - ?.акрорадикал ПКА.

4. Опытно-промышленная реализация ингенсифициро ванного технологического процесса получения ПСП с ПОЭМА,

Полученные экспериментальные данные, математическая оптимизация и описание процесса прививки позволили приступить к разработке ингенсифицированного технологического процесса синтеза ПСП.

На риспредставлена принципиальная схема получения модифицированного ПКА.

Необходимо отметить, что в отличие от существующего производства в предлагаемом технологическом процессе отсутствует стадия пероксидирования штапельного ПКА волокна путем выдержиЕания в тершкамере штапельного агрегата при температуре 70°С в течение 6 часов ига выдержиЕания в течение 60-120 суток при нормальных атмосферных условиях вследствие обработки поликапроамида ОВС

на стадии его активами. Введение ещё одной дополнительной операции - термической обработки раствора гидроксиэтил-метахрилата при (65 * 75)°С в течение (10 * 2о)минут на стадии его приготовления дает возможность снизить концентрацию исходного раствора мономера в'2 раза и значительно увеличить конверсии мономера с сохранением высокой эффективности реакции привитой полимеризации. Эти данные приведены в таблице 3.

Результат сравнения данных таблиц I и 3 показывает значительную разницу в количестве ПСП, конверсии мономера и содержании отработанного ОЭ'.'Л в сточных водах производства модифицированного волокна, полученных в лабораторных условиях и на опытно-промышленной установке получения ПСП на Волжском АО "Химво-локно''.

Снижение количества привитого полимера, полученного в опытно-промышленных условиях, объясняется использованием техническо-

' 14

го гидроксиэтилметакрилата, содержащего наряду с другими примесями 10% гидрохинона, а также коэффициентом масштабирования.

Увеличение конверсии мономера происходит за счет снижения модуля ванны от 30 (в лабораторных условиях) до 6-7 (в промкшленно» производстве), соответственно снижается содержание мономера в отработанном растворе до минимума (0,01-0,02 моль/л), что полносты отвечает безусловному требованию к современному производству -минимальное количество, а по возможности, и полное отсутствие сточных вод.

Таким образом, накопленный производственный опыт (было выпущено 6 опытно-промышленных партий волокна ( ~4,5 т) показал при! ципиалькую возможность и целесообразность использования интенскф! цироБанного технологического процесса для синтеза модифицированного волокна в гттмышенном масштабе.

Таблица, о

Влияние способа приготовления раствора гидроксиэтилметакрилата и его концентрации на количество ПСП,конверсию юно мора и эффективное?!, реакции привитой полимеризации в промышленных условиях

М» Способ яри- Концен- Коли- Конвер- Эффек- Содержа- При:.;ечг

готовления раствора

ОЭМА

трация ОЭЙА, моль/л

чество сия мо-

ПСП, номера, % %

тивность прививки,

ние отработанного мономера в сточных водах, моль/л

км?

I

2

7

8

I. Исходный раствор ОЭМА

(использу- 0,85 32 ется в действующем производстве)

Вторичный

раствор 0,85 32 ОЭМА.укрепленный до заданной концентрации

63

100

0,52

Данные

техноло

гическо

регламе

на полу

ние при

тых вол

кон на

Волжске

А0"Хиш

локно"

3

5

4

8

2. Исходный предварительно прогретьй раствор 0Э!Л\ (используется в предлагаемо ц способе)

Вторичный

раствор

юаомера

Исходный предзари-тель-то про-

0,85 38

гретый раствор ОЭМА (используется в предлагаемо; способе)

Вторичный

раствор

мономора

34

0,43 20

96 100

0,02

18

98 100

0,01

Данные'

опытно-про-

мьаяленной

проверки

на Волжском

АО "Хим-

волокно"

Данные опытно-про-ыыилегшо;. проверки на Волжском АО "Хим-

еолокно"

выводы

1. Изучен метод синтеза привитого сополимера пи-гикалроамида путем предварительной обработки исходного гэлимера инициирующей сиоте: последующей обработкой водой и взаимодействием с еинилобкм мономером. Достигнута высокая эффективность реакции привитой полимеризации и воспроизводимость результатов.

2. Изучено влияние различных факторов ьа осноек -е кинетические характеристики привитой полимеризации и установлены целесообразные интервалы варьирования основных параметров процесса. Найдено эмпирическое ураЕнение скррости привитой полимеризации, эффективная энергия активацгч составляет ~ 80 кДж/моль:

V - К ЮЭМ^т К = 0,0054.

2. Разработан коекй, экономически эффективный и зкологичес-т прогрессиЕный метод получения привитого сополгмера поликапро-?.миха с полигидрокси&тилметакрилатом путем введения в процесс привитой полгода гаэалии стадии предварительной термической обработки

тапчиша вРпегяг ¡¡Ц.-5Н,

Схема интенсифицированного технологического процесса получения ПСП. Рис. 2

Условные обозначения:

1. Модификатор

2. Бак приготовительный

3. Сосуд расширительный

4. Насос циркуляционный

5. Насос подпиточный

6. Охладитель К

7. Влагоотделитель

8. ёмкость для Сч50ц «

9. Емкость для мономера

10. Мерник

11. Емкость для исходного реагента

12. Сушилка

13. Стел набивки

И - раствор Си&Оч и Й&Ой ХВ - холодная вода ПЗ - горячая- кода П - пар

М - растаор мономера

растЕора мономера. Это позволило уменьшить содержание гидрокси-•этилметакрилата в исходном растворе в 1,5*2 раза, увеличить количество привитого полимера (до 40%), многократно (2-4 раза), использовать раствор мономера без укрепления и повысить до 90% его конверсию.

4. Изучены основные кинетические закономерности реакции привитой полга.:зризации с предварительной термической обработкой раствора мснокера. Отмечено увеличение константы скорости реакции (К=0,0125) и схорэсти реакции в ¿4-2,5 pica и уменьшение энер-гки активации в 1,5*1,6 раза (Еэф^=49 гфг/иоль).

5. Создана математическая модель и оптимизированы параметры процесса синтеза привитого сополимера поликапроамида.

6. Ка основании использованных современных спектральных и фи-зико-химчческих методов анализа предложена схема реакции иркьитой юликэризации с использованием стадии предварительного прогрева раствора мономера. Сделано предположение об образовании долго живущих олигомериих радикалов и олигомеров в результате термического :&моинициироьания гидроксиэтилметакрилата а процесса его термичес-íoñ обработки.

7. Проведена комплексная оценка физико-механических и физико-т симических свойств полученных привитых сополимеров ПКА с ПОЭМА,которая показала идентичность свойств модифицированного волокна и волокна мегалон, выпускаемого на Волжском АО "Химеолокно" традици-жным "пособом.

8. Проведена опытно-промысленная проверка предложенного метода юлучения ПСП на опытно-промышленной установке Волжского АО "Хим-:олокно". Показана целесообразность широкого промышленного Енедре-г/я данного метода синтеза привитого сополимера поликапроамида с галигидрогсиэтилметакрилатоы.

ie

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Синтез привитых сополимеров шликапроамида с использованием инициирующей системы Сиг*- И/Рогова O.A., Богачева Л.В., Морозенко Т.Ф., Желтобрюхов В.Ф.//Актуальные эколого-зкономи-ческие проблемы современной химии. Эколзгия-92:Тез.докл.респ. межотрасл.науч.-техн.конф.- Сазлара, 1992.-С.20-21.

2. Желтобрюхов b.w., !дсрозеью> Т.Ф., Богачева Л.В. Изучение процесса привитой полккг?г..1ации шдикаяро:/ара с полигидрокси-этилметш:рилатом с испол^зо вашем инициирующей системы

Hißz - Волгоград, 1992.-20с.-Деп. в ОНИИТЭХИМ г.Черкассы 18.05.92, & 156.

3. Желтобрюхов В.Ф., Богачева Л.В., Р.-сэ C.Ü. Разработка и изучение процесса синтеза привитых сополимеров яоликапроа-лига.-Волгоград, 1993.-12с. - Деп.ъ ОНШТЭХИЫ г.Черкассы 06.0^.^

* 15Г .

4. Патент 20II7I8 FS, 1.1КИ5 06М 14/16. Спс"б получения привитого сополимера поликацроамида /Богачева Л.В., Морозенко Т.Ф., ЖелтобрюхоБ В.Ф. (Ii).- 14с.