Search

The subject of the study was the structural and morphological features and mechanical properties of polyacrylonitrile fibers obtained by the dimethylformamide method. For this purpose, on the basis of an industrial tercopolymer of acrylonitrile, methyl acrylate, and itaconic acid, fibers were formed on a laboratory bench installation in water-dimethylformamide precipitation baths of various composition using spinnerets with round holes. The spinnability of a concentrated solution of a tercopolymer in dimethylformamide was evaluated. Microscopic examination of the resulted model samples was carried out and the influence of the composition and temperature of the precipitation bath on the uniformity of the structure and the shape of the cross section of the fibers was shown. The influence of the concentration and temperature of the precipitation bath on the deformability of the spinning solution jet and the value of the maximum multiplicity of the plasticization drawing of gel fibers in an aqueous medium at a temperature of 95.5 °С was noted. The physical and mechanical properties of model polyacrylonitrile fibers produced under various conditions were studied, and the influence of the composition and temperature of the precipitation bath on their specific breaking load, elongation at break, performance and shrinkage was determined. The principal possibility of the process of obtaining fibers by the dimethylformamide method based on a fiber-forming tercopolymer of acrylonitrile, methyl acrylate, and itaconic acid was shown. Предметом исследования явились структурно-морфологические особенности и свойства полиакрилонитрильных волокон, полученных по диметилформамидному методу. С этой целью на основе промышленного терсополимера акрилонитрила, метилакрилата, итаконовой кислоты на лабораторной стендовой установке сформованы волокна в различных по составу водно-диметилформамидных осадительных ваннах с использованием фильер с круглыми отверстиями. Оценена прядомость концентрированного раствора терсополимера в диметилформамиде. Проведено микроскопирование полученных модельных образцов и показано влияние состава и температуры осадительной ванны на однородность структуры и форму поперечного сечения волокон. Отмечено влияние концентрации и температуры осадительной ванны на деформируемость струи прядильного раствора и значение максимальной кратности пластификационной вытяжки гель-волокон в водной среде при температуре 95,5 °С. Изучены физико-механические показатели модельных полиакрилонитрильных волокон, полученных в различных условиях, и установлено влияние состава и температуры осадительной ванны на их удельную разрывную нагрузку, удлинение при разрыве, работоспособность и усадку. Показана принципиальная осуществимость процесса получения волокон по диметилформамидному методу на основе волокнообразующего терсополимера акрилонитрила, метилакрилата и итаконовой кислоты.

The article summarizes results of studies of homophase synthesis of a copolymer based on acrylonitrile and 2-acrylamid-2-methylpropanesulfonic acid synthesized with an acidic comonomer content in a reaction mixture of 30 % (by weight of monomers) in a 51.5 % aqueous solution of sodium thiocyanate. On its basis, fibrous and granular ion-exchange materials were produced and their sorption activity was studied. By the method of acid-base titration, its static exchange capacity (SOE) was determined, which amounted to 1.40 mmol-eq/g. Complexometric titration was used to produce data on the dynamics of sorption of zinc ions by ionite from ZnSO4 solutions in the concentration range of 0.001– 0.1 mol-eq/dm3. The dynamic characteristics of the sorption of zinc ions by the ion exchanger in H+ and Na+-forms are given. It is noted that it is difficult to work with materials containing more than 30 % (by weight of monomers) of the acidic comonomer, due to the strong swelling of the sample. Обобщены результаты исследований процесса гомофазного синтеза сополимера на основе акрилонитрила и 2-акриламид-2-метилпропансульфокислоты, синтезированного при содержании кислотного сомономера в реакционной смеси 30 % (от массы мономеров) в 51,5 %-м водном растворе роданида натрия. На его основе получены волокнистые и гранулированные ионообменные материалы и изучена их сорбционная активность. Методом кислотно-основного титрования определена его статическая обменная емкость (СОЕ), которая составила 1,40 ммоль-экв/г. Методом комплексонометрического титрования получены данные о динамике сорбции ионитом ионов цинка из растворов ZnSO4 в диапазоне концентраций 0,001–0,1 моль-экв/дм3. Приведены динамические характеристики сорбции ионов цинка ионитом в Н+ и Na+-формах. Отмечено затруднение работы с материалами, содержащими более 30 % (от массы мономеров) кислотного сомономера, ввиду сильного набухания образца.

The aim of this work was to study the effect of the acid comonomer content and the spinning conditions on the coloring of gel fibers based on copolymers of acrylonitrile (AN), methyl acrylate (MA), and itaconic acid (ITA). Model copolymers AN, MA, and ITA with an acid comonomer content in the monomer mixture from 0 to 2 % (weight) due to a change in the MA fraction were synthesized. The correlation between the loading of the acid monomer into the reactor and the real amount of the same monomer that entered the copolymerization reaction was estimated by the sorption of methylene blue dye by films of model copolymers. It was found that the content of ITA in the copolymer is lower than the content of ITA in the initial polymerization mixture. Using a bench spinning machine based on the synthesized copolymers, samples of model fibers were obtained by the dimethylformamide method. The study of the coloring of polyacrylonitrile fibers in the gel state showed that the amount of sorbed dye is directly proportional to the content of ITA in the copolymer and does not depend on the temperature of the precipitation bath. It was found that the whiteness index (lightness) practically does not depend on the temperature of the precipitation bath, but to a greater extent is determined by the content of acidic comonomer in the copolymer. The maximum decrease in the whiteness index is observed with an increase in the content of ITA in the copolymer from 0 to 0.7 %. A further increase in this indicator to 1.79 % leads to an almost linear decrease in the whiteness index from 11–14 to 7.4–7.8 %. Целью работы явилось изучение влияния содержания кислотного сомономера и условий формования на накрашиваемость гель-волокон на основе сополимеров акрилонитрила (АН), метилакрилата (МА) и итаконовой кислоты (ИтК). Синтезированы модельные сополимеры АН, МА и ИтК с содержанием кислотного сомономера в мономерной смеси от 0 до 2 % (масс.) за счет изменения доли МА. Оценка корреляции между загрузкой кислотного мономера в реактор и реальным количеством этого же мономера, вступившего в реакцию сополимеризации, осуществлялась по сорбции красителя метиленового голубого пленками модельных сополимеров. Установлено, что содержание ИтК в сополимере оказывается ниже, чем содержание ИтК в исходной полимеризационной смеси. С использованием стендовой прядильной установки на основе синтезированных сополимеров получены по диметилформамидному способу образцы модельных волокон. Исследование накрашиваемости полиакрилонитрильных волокон в гель-состоянии показало, что количество сорбированного красителя прямо пропорционально содержанию ИтК в сополимере и не зависит от температуры осадительной ванны. Установлено, что индекс белизны (светлота) практически не зависит от температуры осадительной ванны, а в большей степени определяется содержанием кислотного сомономера в сополимере. Максимальное снижение индекса белизны наблюдается при повышении содержания ИтК в сополимере от 0 до 0,7 %. Дальнейшее увеличение этого показателя до 1,79 % приводит к практически линейному снижению индекса белизны с 11–14 до 7,4–7,8 %.