|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Изобретение относится к области химической технологии переработки полимеров, а именно целлюлозы, и получению растворов целлюлозы в фосфорной кислоте, пригодных для формования волокон, нитей, пленок, оболочек, мембран, покрытий и т.п. и последующего изготовления тканых, нетканых, пленочно-тканевых материалов. Задачей предлагаемого изобретения является создание способа получения формованного целлюлозного материала, позволяющего улучшить физико-механические характеристики. Поставленная задача решается тем, что предложен способ получения формованного целлюлозного материала, включающий суспендирование целлюлозы в концентрированной фосфорной кислоте при температуре 40-60°С в течение 0,05-1 ч, последующее охлаждение до образования однородного целлюлозного раствора, разогрев раствора до 30-40°С и формование раствора целлюлозы в осадительную ванну, последующее охлаждение проводят до температуры минус 1 - минус 10°С, а формование раствора осуществляют в охлажденную до температуры 5-18°С осадительную ванну, представляющую собой водный раствор смеси монофосфата и дифосфата калия с рН 7,0-10,0.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Изобретение относится к области химической технологии переработки полимеров, а именно целлюлозы, и получению растворов целлюлозы в фосфорной кислоте, пригодных для формования волокон, нитей, пленок, оболочек, мембран, покрытий и т.п. и последующего изготовления тканых, нетканых, пленочно-тканевых материалов. Задачей предлагаемого изобретения является создание способа получения формованного целлюлозного материала, позволяющего улучшить физико-механические характеристики. Поставленная задача решается тем, что предложен способ получения формованного целлюлозного материала, включающий суспендирование целлюлозы в концентрированной фосфорной кислоте при температуре 40-60°С в течение 0,05-1 ч, последующее охлаждение до образования однородного целлюлозного раствора, разогрев раствора до 30-40°С и формование раствора целлюлозы в осадительную ванну, последующее охлаждение проводят до температуры минус 1 - минус 10°С, а формование раствора осуществляют в охлажденную до температуры 5-18°С осадительную ванну, представляющую собой водный раствор смеси монофосфата и дифосфата калия с рН 7,0-10,0.
Евразийское (21) 201500071 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. D01F2/02 (2006.01)
2016.08.31 C08J5/18 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2014.12.10
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВАННОГО ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО МАТЕРИАЛА
(96) 2014/EA/0105 (BY) 2014.12.10
(71) Заявитель:
УЧРЕЖДЕНИЕ БЕЛОРУССКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА "НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ" (НИИ
ФХП БГУ) (BY)
(72) Изобретатель:
Гриншпан Дмитрий Давидович, Савицкая Татьяна Александровна, Гончар Александр Николаевич, Цыганкова Надежда Георгиевна, Макаревич Светлана Евгеньевна, Вовк Василий Иосифович (BY)
(57) Изобретение относится к области химической технологии переработки полимеров, а именно целлюлозы, и получению растворов целлюлозы в фосфорной кислоте, пригодных для формования волокон, нитей, пленок, оболочек, мембран, покрытий и т.п. и последующего изготовления тканых, нетканых, пленочно-тканевых материалов. Задачей предлагаемого изобретения является создание способа получения формованного целлюлозного материала, позволяющего улучшить физико-механические характеристики. Поставленная задача решается тем, что предложен способ получения формованного целлюлозного материала, включающий суспендирование целлюлозы в концентрированной фосфорной кислоте при температуре 40-60°С в течение 0,05-1 ч, последующее охлаждение до образования однородного целлюлозного раствора, разогрев раствора до 30-40°С и формование раствора целлюлозы в осадительную ванну, последующее охлаждение проводят до температуры минус 1 - минус 10°С, а формование раствора осуществляют в охлажденную до температуры 5-18°С оса-дительную ванну, представляющую собой водный раствор смеси монофосфата и дифосфата калия с рН 7,0-10,0.
D01F2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВАННОГО ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО
МАТЕРИАЛА
Изобретение относится к области химической технологии переработки полимеров, а именно, целлюлозы, и получению растворов целлюлозы в фосфорной кислоте., пригодных для формования волокон, нитей, пленок, оболочек, мембран, покрытий и т.п. и последующего изготовления тканых, нетканых, пленочно-тканевых материалов.
Известен способ растворения целлюлозы в безводных полифосфорных кислотах при температуре 0-10°С и последующего формования из них волокон по сухо-мокрому способу в различные осадительные ванны. К недостатком этого способа надо отнести низкие механические характеристики волокон, формуемых в этанол, метанол, этиленгликоль, глицерин, изопропанол, а также водные растворы NH4C1, NaHC03 и NaOH [1] и взрыво- и огнеопасность процесса при формовании в ацетон [1,2].
Известен способ получения растворов целлюлозы в ортофосфорной кислоте, который частично лишен указанных выше недостатков. Процесс растворения целлюлозы по данному способу ведут в водном растворе ортофосфорной кислоты с концентрацией 82-85% при температуре 5-8°С. Основным недостатком данного способа является невозможность использования высокомолекулярной целлюлозы (из-за ее нерастворимости) и получения формованных изделий со степенью полимеризации выше 320, что не позволяет формовать волокна и пленки с удовлетворительными физико-механическими характеристиками [3].
Известен способ получения растворов целлюлозы в водной ортофосфорной кислоте, пригодных для формования волокон и пленок с удовлетворительными физико-механическими характеристиками. Это достигалось путем суспендирования практически любого вида целлюлозы с различной молекулярной массой в концентрированной 80-84%
ортофосфорной кислоте при 40-60°С в течение 0,05-1 ч с последующим охлаждением до 0-5 °С и выдерживанием при этой температуре до образования однородного раствора. Этот способ получения растворов позволил сформовать в водно-спиртовой ванне монолитную прочную пленку со степенью полимеризации до 680 [4].
Наиболее близким к заявленному решению является способ получения формованного материала (волокно, нитей и пленок), включающий суспендирование целлюлозы в концентрированной фосфорной кислоте при температуре 40-60°С в течение 0,05-1, последующее охлаждение суспензии до температуры 0-5°С и выдерживание при этой температуре до образования однородного раствора, разогрев раствора до 30-40°С и формование в водный раствор изопропилового спирта при температуре 18-20°С целлюлозных волокон и нитей с прочностью 15-20 сН/текс при удлинении 6,7-8,4%, а также армированных целлюлозных пленок с прочностью до 56,5 МПа [5].
Таких физико-механических характеристик вполне достаточно для замены традиционного ассортимента обычных вискозных волокон, нитей и пленок. Однако получить волокна, нити, пленки и т.д. с улучшенными характеристиками этим способом не удается, что является его основным недостатком.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа получения формованного целлюлозного материала, позволяющего улучшить физико-механические характеристики.
Поставленная задача решается тем, что предложен способ получения формованного целлюлозного материала, включающий суспендирование целлюлозы в концентрированной фосфорной кислоте при температуре 40-60°С в течение 0,05-1 ч, последующее охлаждение до образования однородного целлюлозного раствора, разогрев раствора до 30-40°С и формование раствора целлюлозы в осадительную ванну, последующее охлаждение проводят до температуры минус 1 - минус 10°С, а формование раствора осуществляют в охлажденную до температуры 5-18°С
осадительную ванну, представляющую собой водный раствор смеси монофосфата и дифосфата калия с рН 7,0-10,0.
Использование в качестве осадителя водного раствора смеси монофосфата и дифосфата калия с рН 7,0-10,0 в отличие от кислых и сильнощелочных сред уменьшает возможность гидролитической деструкции целлюлозы. Проведение растворения целлюлозы при температурах минус 1 -минус 10°С, охлаждение осадительной ванны до температуры 5-18°С также позволяет замедлить процессы гидролитической деструкции целлюлозных цепей. Растворение целлюлозы и формование растворов при более низких температурах будет приводить к большим энергозатратам на охлаждение. При температуре выше 5°С не удается получить концентрированные растворы целлюлозы в ортофосфорной кислоте, поскольку растворение полимера происходит не до конца.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1 - фиг. 4, где:
Фиг 1. - Фотография целлюлозной нити, намотанной на бобину.
Фиг 2. - Фотография нетканого материала, полученного иглопробивным способом из целлюлозного волокна.
Фиг 3. - Фотография среза целлюлозных монофиламентов, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа.
Фиг 4. - Фотография армированной целлюлозной пленки.
Заявляемый способ проиллюстрируем на примере способа получения формованного целлюлозного материала.
Пример 1.
15,0 г воздушно-сухой хлопковой целлюлозы со степенью полимеризации (СП) по кадоксену 1000 суспендируют при эффективном перемешивании в 112 мл 83%-ной ортофосфорной кислоты при температуре 40°С в течение 3 мин. Полученную суспензию охлаждают и процесс растворения целлюлозы проводят при температуре минус 10°С с последующим формованием разогретого до температуры 35°С целлюлозного раствора через фильеру в охлажденную до температуры 5°С осадительную
ванну, представляющую собой буферный раствор монофосфата и дифосфата калия с рН 10,0. Отмытые в воде и высушенные образцы целлюлозных волокон имели прочность 30 сН/текс при удлинении 10%. Пример 2.
10,0 г воздушно-сухой хлопковой целлюлозы со степенью полимеризации (СП) по кадоксену 1100 суспендируют при эффективном перемешивании в 112 мл 83%-ной ортофосфорной кислоты при температуре 40°С в течение 60 мин. Полученную суспензию охлаждают и процесс растворения целлюлозы проводят при температуре минус 10°С. Приготовленный раствор, разогретый до температуры 40°С, выливают на обезжиренную поверхность и размазывают при помощи специального скребка. Толщину пленки регулируют расстоянием от нижнего края скребка до поверхности отливки. Для регенерации используют охлажденную до температуры 10°С осадительную ванну, представляющую собой буферный раствор монофосфата и дифосфата калия с рН 7,0. Отмытая в воде и высушенная целлюлозная пленка имела прочность 29 МПа и удлинение 13%.
Пример 3.
9,6 г воздушно-сухой древесной сульфатной целлюлозы со степенью полимеризации (СП) по кадоксену 860 суспендируют при эффективном перемешивании в 112 мл 81 %-ной ортофосфорной кислоты при температуре 50°С в течение 15 мин. Полученную суспензию охлаждают и процесс растворения целлюлозы проводят при температуре минус 5°С. Приготовленный раствор, разогретый до температуры 40°С, выливают на подложку из длинноволокнистой фиброузной бумаги и размазывают при помощи специального скребка. Толщину пленки регулируют расстоянием от нижнего края скребка до поверхности отливки. Для регенерации используют охлажденную до температуры 12°С осадительную ванну, представляющую собой буферный раствор монофосфата и дифосфата калия с рН 9,5. Отмытая в воде и высушенная армированная целлюлозная пленка имела прочность 65 МПа и удлинение 10%.
Примеры 4-7.
Образцы формованных целлюлозных материалов (волокон, нитей и пленок) получают аналогично примерам 1-3 при различных параметрах процесса. Условия осуществления процесса получения формованных целлюлозных материалов и их физико-механические свойства для всех примеров приведены в таблице.
Для приготовления суспензий и растворов использовались промышленные воздушно-сухие образцы древесной сульфатной целлюлозы со степенью полимеризации по кадоксену 860 и содержанием а-целлюлозы 92% и хлопковой целлюлозы со степенью полимеризации по кадоксену 1100 и содержанием а-целлюлозы 96%.
Исходным реагентом для приготовления растворов полимеров служила концентрированная 86 масс.% ортофосфорная кислота марки "ч" с плотностью 1.69 г/см3 (ГОСТ 6552-80).
Определение физико-механических свойств волокон, нитей и пленок осуществлялось в соответствии со следующими нормативными документами:
- ГОСТ 10213.1-2002 Волокно штапельное и жгут химические. Метод определения линейной плотности.
- ГОСТ 10213.2-2002 Волокно штапельное и жгут химические. Методы определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве.
ГОСТ 26171-2001 Волокна и нити химические. Нормы предварительных нагрузок при испытаниях.
- ИСО 5079-95 Определение разрывного усилия и относительного удлинения при разрыве одиночных волокон.
-
Таблица.
Условия получения формованных целлюлозных материалов и их физико-механические свойства
№ п/п примера
Форма материала
Тип
целлюлозы
Условия приготовления полимерного раствора
Условия формования полимерного раствора
Прочность
Удлинение,
Концентрация Н3РО4, мас.%
Концентрация целлюлозы, мас.%
Температура и время суспендирования
Температура растворения, °С
Температура целлюлозного раствора, °С
Состав, температура и рН осадитель-ной ванны
нить
хлопковая
7.5
40°С / 3 мин
минус 10
раствор монофосфата и дифосфата
калия, 5°С/рН 10.0
30 сН/текс
пленка
хлопковая
5.1
40°С / 60 мин
минус 10
раствор монофосфата и дифосфата
калия, 10°С/рН7.0
29 МПа
пленка армированная
древесная сульфатная
5.0
50°С/ 15 мин
минус 5
раствор монофосфата и дифосфата
калия, 12°С/рН9.5
65 МПа
№ п/п примера
Форма материала
Тип целлюлозы
Условия приготовления полимерного раствора
Условия формования полимерного раствора
Прочность
Удлинение,
Концентрация Н3Р04, мас.%
Концентрация целлюлозы, мас.%
Температура и время суспендирования
Температура растворения, °С
Температура целлюлозного раствора, "С
Состав, температура и рН осадитель-ной ванны
волокно
древесная сульфатная
8.0
50°С / 5 мин
минус 1
раствор монофосфата и дифосфата
калия, 18°С/рН9.0
28 сН/текс
пленка
древесная сульфатная
6.0
60°С / 5 мин
минус 5
раствор монофосфата и дифосфата
калия, 10°С/рН 10.0
40 МПа
нить
древесная сульфатная
6.5
50 °С / 5 мин
минус 10
раствор монофосфата и дифосфата
калия, 12°С/рН9.5
27 сН/текс
№ п/п примера
Форма материала
Тип целлюлозы
Условия приготовления полимерного раствора
Условия формования полимерного раствора
Прочность
Удлинение,
Концентрация Н3Р04, мас.%
Концентрация целлюлозы, мас.%
Температура и время суспендирования
Температура растворения, "С
Температура целлюлозного раствора, "С
Состав, температура и рН осадитель-ной ванны
волокно
хлопковая
8.0
50°С/ 10 мин
минус 5
раствор монофосфата и дифосфата
калия, 10°С/рН 9.5
32 сН/текс
волокно/ нить
древесная сульфатная
8.0
50°С / 30-60 мин
0-5
раствор изопропило-вого спирта, 18-20°С/рН 1.0
15-20 сН/текс
6.7-8.4
пленка армированная
древесная сульфатная
8.0
50°С / 30-60 мин
0-5
раствор изопропило-вого спирта, 18-20°С/рН 1.0
56.5 МПа
Как следует из таблицы, формованные целлюлозные материалы, получаемые по предлагаемому способу, обладают улучшенными по сравнению с прототипом (примеры 8 и 9) физико-механическими характеристиками. Таким образом, заявляемый способ получения формованного целлюлозного материала по сравнению с прототипом позволяет повысить физико-механические свойства.
Источники информации:
1. Xiong, Rui, et al. "Preparation and properties of fibers produced from a cellulose/complex PA solvent system precipitating in diverse coagulants. "Fibers and Polymers 14.6 (2013): 926-934.
2. Патент US №5932158, D01F, 3.08.1999.
3. Авт. св. СССР №139745, C08B5/00, 23.05.1988.
4. Авт. св. СССР №1348396, С08В1/00, 30.10.1987.
5. Гриншпан Д. Д., Цыганкова Н.Г., Макаревич СЕ. Новые
бессероуглеродные процессы получения гидратцеллюлозных волокон и
пленок // В сб. "Материалы третьей Белорусской научно-практической
конференции "научно-технические проблемы развития производства
химических волокон в Беларуси" (с международным участием), г. Могилев,
13-15 декабря 2006 г., Могилев, Могилевская обл. укрупненная типография,
2007г.-с. 97-104.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения формованного целлюлозного материала, включающий суспендирование целлюлозы в концентрированной фосфорной кислоте при температуре 40-60°С в течение 0,05-1 ч, последующее охлаждение до образования однородного целлюлозного раствора, разогрев раствора до 30-40°С и формование раствора целлюлозы в осадительную ванну, отличающийся тем, что последующее охлаждение проводят до температуры минус 1 - минус 10°С, а формование раствора осуществляют в охлажденную до температуры 5-18°С осадительную ванну, представляющую собой водный раствор смеси монофосфата и дифосфата калия с рН 7,0-10,0.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВАННОГО ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО
МАТЕРИАЛА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВАННОГО ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО
МАТЕРИАЛА
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42
Номер евразийской заявки: 201500071
Датаподачи: 10 декабря 2014 (10.12.2014) | Дата испрашиваемого приоритета:
Название изобретения: Способ получения формованного целлюлозного материала
Заявитель: УЧРЕЖДЕНИЕ БЕЛОРУССКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА "НАУЧНО-ИС-ЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ" (НИИ ФХП БГУ)
I I Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа) I | Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ:
D01F2/02 (2006.01) C08J5/18 (2006.01)
Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК)
D01F 2/00-2/02, 0001/00-0001/10, C08L 1/00-1/10, C08J 5/00-5/18
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
А А
SU 1348396 А1 (НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ БЕЛОРУССКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМ. В.И. ЛЕНИНА) 30.10.1987
RU 2145368 С1 (АКЦО НОБЕЛЬ Н.В.) 10.02.2000
WO 1996/006208 Al (AKZO NOBEL N.V.) 29.02.1996
"Т" более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения "X" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень, взятый в отдельности
"Y" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с другими документами той же категории
" &" документ, являющийся патентом-аналогом
"L" документ, приведенный в других целях
Дата действительного завершения патентного поиска: 27 мая 2015 (27.05.2015)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 125993,Москва, Г-59, ГСП-3, Бережковская наб., д. 30-1.Факс: (499) 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо :
Телефон № (499) 240-25-91
О.Шанова
(19)
Фиг. 2
|
