УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛА

Предложение относится к технологии получения сверхвысокомолекулярных волокнообразующих полимеров, служащих сырьем для сверхпрочных и высокомодульных углеродных волокон и касается конструкции установок для этого процесса.
В настоящее время известны различные технологические решения в данной области, наиболее характерной из которых является установка, содержащая аппарат с реакционной камерой для проведения процесса полимеризации компонентов [Sazanon Yu., Sysoev V. // Eur. Polymer J. 1974. V.10. P.867-869].
Существенными и очевидными недостатками такой конструкции является низкая производительность при высоких удельных энергозатратах ввиду технически ограниченной конструктивной схемы, не позволяющей комплексно активировать процесс получения данного материала.
Наиболее близкой по технической сущности является установка для получения высокомолекулярного полиакрилонитрила, содержащая аппараты подготовки исходных реагентов, агрегат для проведения полимеризации, сушильную камеру [RU 3 2123504, 12.01.96.; RU 3 2206500, 16.10.01].
Существенным недостатком этой установки является несоответствие ее конструктивной схемы современным процессам получения указанного материала, что вызывает необходимость использования дополнительных устройств для образования более совершенной схемы, что приводит к получению низкокачественного материала ввиду накопления технических ошибок при стыковке и соединении разнотипных конструкционных узлов в
этой установке, имеющей низкую производительность при высоких удельных энерго- и трудозатратах.
Технической задачей и положительным результатом данного предложения является создание высокопроизводительной и мобильной установки, дающей гарантию получения указанного высококачественного материала при снижении удельных энергозатрат и повышении технологических характеристик продукта.
Указанная задача и положительный результат в предложении заявителя достигается созданием установки для получения сверхвысокомолекулярного полиакрилонитрила, раскрываемой далее ее описанием и приводимым графическим материалом, где на чертеже показан общий вид установки и ее принципиальная конструктивная схема.
Установка для получения сверхмолекулярного полиакрилонитрила содержит агрегат 1 для проведения полимеризации, аппараты 2, 3, 4 и 5 подготовки исходных реагентов, сушильную камеру 6. Установка снабжена рабочей камерой 7 для проведения полимеризации мономера в среде растворителя, полость этой камеры оснащена импеллером 8 для активного перемешивания реагентов; при этом рабочая камера 7 соединена с баллоном 9, заполненным инертным газом, а также - с емкостями 10, 11, 12 и 13, заполненными отдельными компонентами; соединена с контейнером 14 с инициатором, с контейнером 15 с дезактиватором; полость рабочей камеры оснащена теплообменником 16 в виде коаксиальной камеры, заполненной теплоносителем, имеющей регулятор температуры 17. Выходной патрубок 18 рабочей камеры 7 соединен с емкостью 19, наполненной водой; емкость 19 соединена с фильтровально-промывочным агрегатом 20, из которого получаемый материал подают в сушильную камеру 6, имеющую регулятор 21 ее температурных характеристик. Полученный (готовый) продукт или упаковывают в контейнер 22, или используют его по прямому назначению - для получения волокон или жгутов, которые являются сырьем для производства сверхпрочных и высокомодульных углеродных волокон.
Для осуществления экспересс-анализа полученного продукта установка оснащена двухдетекторным эксклюзионным хроматографом 23.
Для получения сверхвысокомолекулярного полиакрилонитрила в установке используют: в качестве инертного газа - аргон; в качестве отдельных компонентов - сухие и свежеперегнанные: растворитель - диметилформамид и мономер - акрилонитрил; в качестве инициатора используют 1,2-бис(диэтиламино)-2-оксоэтанолат лития, а в качестве дезактиватора - смесь диметилформамида и уксусной кислоты.
Работа установки осуществляется следующим образом. Включают подачу инертного газа (аргон) из баллона 9; следят за прохождением пузырьков аргона сквозь емкость 24; включают теплообменник 16 и из аппаратов: 2, 3, 4 и 5, снабженных дозаторами, подают компоненты в емкости 10, 11, 12 и 13 соответственно; мономер - акрилонитрил и растворитель - диметилформамид подают в рабочую камеру 7, включают импеллер 8; вводят инициатор из контейнера 14; по окончании процесса полимеризации вводят дезактиватор из контейнера 15. Из рабочей камеры 7 получаемый материал подают в емкость 19 (с водой), из которой - далее в фильтровально-промывочный агрегат 20 и - в сушильную камеру 6; из этой камеры готовый продукт - сверхвысокомолекулярный полиакрилонитрил подают или на прямое использование в технологическом процессе, или упаковывают в контейнер 22.
Качество полученного продукта контролируют экспресс-анализом с помощью указанного хроматографа 23.
Таким образом, установка для получения сверхвысокомолекулярного полиакрилонитрила обладает модульной мобильной конструктивной схемой, позволяющей высокоэффективно вести процессы получения указанного полимерного материала, предназначенного для использования в качестве сырья для получения нитей и жгутов, из которых далее изготавливают сверхпрочные и высокомодульные углеродные волокна.
Указанный технический результат и преимущества разработанной установки для получения сверхвысокомолекулярного полиакрилонитрила подтверждены опытно-экспериментальным регламентом получения этого материала заявителем.