Poliakrilonitril (pan) tolalarini olinish usullari reja

R asm 12. Tayyor polimerni eritish bilan uning konsentrlangan eritmasini tayyorlash qurilmasining chizmasi:
1-polimer uchun dozalagich;
2- erituvchi uchun dozalagich;
3-suspenzator;
4-eritish apparati;
5-havosizlantirish apparati;
6-filtrpress;
7-eritmani aralashtirish uchun bak
PAN tolalar jun tolalar ko‘rinishda bo‘lganligi sababli jun va boshqa tolalar bilan aralashtirib keng sohada, ya’ni to‘qimachilik, trikotaj va gilam to‘qishda ishlatiladi. Undan katta hajmli iplar olish mumkin. U engil tola bo‘lib undan sun’iy mo‘ynalar tayyorlanadi.
Poliakrilonitril tola olish. Poliakrilonitril tola asosan uning eritmalaridan olinadi. PAN ni konsentrlangan eritmasi ikki usul bilan olinib, bu eritma tola olish eritmasi deyiladi. Birinchi usulda kukun holatdagi PAN ni erituvchilarda eritilib, ikkinchi usulda esa erituvchi ishtirokida monomerni polimerlash bilan tola olish eritmasi tayyorlanadi.
Tola olish eritmasini tayyorlash. Konsentrlangan polimer eritmasini tayyorlashning tehnologik usuli quyidagi jarayonlarni o‘z ichiga oladi: polimer suspenziyasini erituvchida tayyorlash: polimerni eritish: eritmani havo pufakchalaridan tozalash: eritmani fil’trlash va eritmalarni aralashtirish. Eritmani tayyorlash usuli quyidagi 12-rasmda keltirilgan.
Polimer va erituvchi suspenziyani olish baki 3 ga uzluksiz ravishda dozalash qurilmasi 1 va 2 orqali beriladi. Polimer (sopolimer) erituvchida juda tez bo‘kadi va polimer zarrachalari (bo‘lakchalari) bir-biriga yopishib katta hajmdagi yumaloqsimon bo‘laklar hosil qiladi. Buning natijasida bo‘kkan polimer bo‘laklari ichiga erituvchini diffuziyalanishi sekinlashib, polimer juda ham sekinlik bilan eriydi. Erish jarayonini tezlatish (polimerni tez bo‘kishini oldini olish uchun) maqsadida erituvchi sovutiladi. Polimer suspenziyasi uzluksiz ishlovchi eritish apparati 4 ga berilib, u erda suspenziya tezda qizdiriladi. Polimerni davriy ishlovchi apparatlarda eritish ham mumkin. Eritma tayyorlashda temperatura 70-130⁰C ga teng bo‘lib, bunday temperaturada uzoq saqlangan polimerning rangi o‘zgarishi mumkin. Shuning uchun erish vaqtini qisqartirish maqsadida polimerni shneklarda eritish tavsiya etiladi. Bunda eritma asosan ishqalanishdan ajralib chiqqan issiqlik yordamida 100-120⁰C gacha qizib, 30-40 s vaqt ichida to‘la eriydi. Sopolimer esa bunday sharoitda 4-6 s vaqt ichida erishi mumkin.
Eritish apparatlarida tayyorlangan eritmani, havo pufakchalaridan tozalash uchun, u havosizlantirish apparati 5 ga beriladi. Havosizlantirishni vakuumda olib borilishi tufayli, eritma yuzasidan erituvchilar bug‘lanib, uning yuzasi polimer parda bilan qoplanishi mumkin. Shuning uchun havosizlantirish baklarida temperatura va vakuum har doim bir hil bo‘lishi kerak.
Havosizlantirilgan eritma, yuzasi katta bo‘lgan ramli fil’trpresslarda fil’trlanadi (bir yoki ikki marta). Fil’trlash materiali sifatida bir qavat bayka (pahmoq), ma’lum qalinlikdagi (200-400 g/m2) paxta va bir qavat hom surp (bo‘z) ishlatiladi. Fil’trlangan eritma katta hajmdagi bakka yig‘ilib, bu yerda eritmani temperatura va konsentrasiyasi bir hil ko‘rsatkichga keltiriladi.Erituvchi ishtirokida, monomerlardan polimerlash bilan olingan polimer eritmasi ham, yuqorida bayon etilgandek, havosizlantiriladi, fil’trlanadi va temperatura va konsentrasiyasi bir ko‘rsatkichga keltiriladi.
Eritma xossalari. Polimer eritmasi vaqt o‘tishi bilan sarg‘ayish hususiyatiga ega. Buni oldini olish uchun eritmaga 0,1% gacha shavel kislota qo‘shiladi. Dimetilformamidda eritilgan polimerdan quruq yoki ho‘l usullarda tola olish mumkin. Quruq usul bilan tola olishda eritmadagi polimerni konsentrasiyasi s, ho‘l usul bilan tola olinganda esa, eritma 28-32% bo‘lib, qovushoqligi 80-100 Pa∙s bo‘lishi kerak. Polimerni konsentratsiyasi va qovushoqligi, tegishlicha, 18-22% va 20-40 Pa boshqa erituvchilardagi konsentratsiyasi turli qiymatlarda bo‘ladi.


Poliakrilonitrildan tola olish usullari
Quruq usulda ip olish. Poliakrilonitrildan ipni quruq usul bilan olishda, atsetat tolalarni olish uchun ishlatiladigan mashinalarga o‘xshash tola olish mashinalarini ishlatish mumkin. Poliakrilonitrilni DMF da eritilgan yoki Shu erituvchida monomerni polimerlash bilan olingan eritmasi, 100-120⁰C gacha qizdirilgan holda tola olish mashinasiga beriladi. Dimetilformamidni qaynash temperaturasi 1530C bo‘lganligi sababli,eritmadan uni bug‘latish ancha yuqori temperaturada olib boriladi. Buning uchun balandligi 6-12 m bo‘lgan mashina shahtalari 300-4000C gacha qizdiriladi. Shaxta ostidan yuboriladigan issiq havo (100⁰C gacha kizdirilgan) shahta yuqorisiga ko‘tarilguncha 200⁰C gacha qiziydi. Yuqori temperatura ta’sirida, fil’eradan chiqayotgan tolasimon polimer eritmasidan ajralayotgan DMFni (havo bilan aralashgan holda) regeneratsiyaga yuboriladi. Shahtadan 50-100 m/min tezlikda chiqayotgan ip, mashinani o‘zida 130-140⁰C gacha qizdirilgan diskalar yordamida 6-7 karra cho‘ziladi. CHo‘zilgan ip 350-400 m/min tezlik bilan pakovkalarga qabul qilinadi Pakovkadagi iplar DMF qoldiqlaridan yuviladi va termofiksatsiyalanadi. Shundan so‘ng iplar gofrirovka qilinadi, antistatik preparatlari bilan ishlanadi va quritiladi. Bu usulni asosiy kamchiliklaridan biri - shahtani 400⁰C gacha qizdirish va ko‘p teshikli fil’eralarni ishlatib bo‘lmasligidadir.
Ho‘l usul bilan ip olish. Dimetilformamidda eritilgan polimer yoki sopolimerdan ho‘l usul bilan ip olish shemasi ma’lum bo‘lib, boshqa erituvchilardagi eritmalaridan bu usul bilan tola olish hozircha keng rivojlanmagan. Ip olish uchun ishlatiladigan fil’eralardagi teshiklar soni 50-500 tagacha bo‘lib, uning yordamida qalinligi 50-20 teks bo‘lgan iplar hosil qilinadi. Bu usul bilan olinayotgan iplarni cho‘ktirish vannasidan chiqish tezligi 5-7 m/min bo‘lib, chiqayotgan iplar 6-7 karra cho‘ziladi. Shundan so‘ng iplar ikki marta suv bilan yuviladi, quritiladi, yog‘lanadi va pishitiladi. Tayyor bo‘lgan iplar 40-50 m/min tezlik bilan pakovkalarga qabul qilinadi. Olingan ipni pishiqligi 30-35 gs/teks (300-350 mN/teks) bo‘lib, uning pishiqligini 50-55 gs/teks gacha oshirish uchun, polimerning (sopolimerning) molekulyar massasini 60000 dan 120000 gacha ko‘tarish kerak bo‘ladi. Natijada bunday polimerdan tayyorlangan eritma konsentrasiyasi 10-12% dan yuqori bo‘lmaydi. Cho‘zilgan iplarni yana 160⁰C da 50-70% ga cho‘zish kerak bo‘ladi.
Quruq-ho‘l usulda ip olish. Bu usul birinchi marta rus olimlari tomonidan ijod etilib, bu usulda fil’eradan chiqqan tolasimon eritma 3-5 sm masofani havoda o‘tib, Shundan so‘ng tola hosil qilish (cho‘ktirish) vannaga tushadi. Bunda fil’eradan chiqqan eritma kam bo‘lsa ham, dastlab havoda koagulyasiyalanadi va bu jarayon asosan vannada davom etadi. Bu usul bilan tolani 120-150 m/min tezlik bilan olish mumkin. Yuqorida bayon qilingan usullar bilan olingan iplar faqatgina texnikani bu tolaga bo‘lgan ehtiyojini qondirish uchungina ishlab chiqariladi.
Poliakrilonitril shtapel tolalari asosan ho‘l usul bilan olinadi. Olingan tolaning hossalari cho‘ktirish vannaning tarkibiga bog‘liq bo‘lib, tola hosil qilish vanna sifatida organik va anorganik birikmalar sof yoki ularning suvli eritmalari ishlatiladi. Bunday birikmalarga gliserin, geksantriol, kerosin, uglerod-IV-xlorid, Yuqori spirtlar (S10-S14), Yuqori alifatik kislotalar (S17-S21), DMF, etilenkarbonat, dimetil-sul’foksid, dimetilasetamid va Shuningdek, natriy rodanid, ruh xlorid, kal’siy xloridlarni suvli eritmalari misol bo‘la oladi.