Файл: Бытенский В.Я. Производство эфиров целлюлозы.pdf

течение 1 ч жидкий хлористый этил в количестве 5 л на 1 кг ще­ лочной целлюлозы подается из мерника 9 в испаритель 8. Испа­ ритель обогревается паром давлением до 4 кгс/см2. Газообраз­ ный хлористый этил, нагретый до 120—140°С, поступает в ниж­ нюю часть реактора 1 через полый вал мешалки. Процесс этилирования проводят по соответствующему режиму, причем давление в системе поддерживается насосом и регулируется вен-

Рис. 62. Технологическая схема процесса этилирования целлюлозы с цир­ куляцией хлористого этила;

/ —реактор; 2 —пылеуловитель; 3 , 6 —конденсатор; 4 — смеситель; 5— газоотделитель*. 7 —дозировочная емкость; 8 — испаритель; 9 — емкость для хранения хлористого этила! 1 0 — накопительная емкость; // — дозировочный насос; 12 — ажитатор; 13 — центрифуга*

тилем, расположенным на выходе из реактора. В течение 1 ч температуру в реакторе поднимают с 70 до 120—130 °С, затем 4 ч поддерживают температуру 135°С, а потом за 10—15 мин повышают давление с 3 до 7 кгс/см2.

Не вступивший в реакцию хлористый этил, содержащий пары воды и этилового спирта, удаляется из реактора и прохо­ дит через пылеуловитель 2, систему конденсации побочных про­ дуктов 3, 6, попадает в насос, затем в подогреватель и так цир­ кулирует в системе. Часть хлористого этила, расходуемая в процессе, компенсируется свежим реагентом.

Система конденсаторов устроена по тому же принципу, что и в гомогенном безбензольном процессе: на I ступени конденса­ тор охлаждается до 60—70 °С, и в нем конденсируется вода и

119

этиловый спирт; на II ступени конденсатор охлаждается до 30—32 °С, и здесь конденсируется эфир и остальной спирт. Не­ сконденсированный хлористый этил циркулирует в системе.

По окончании этилирования прекращается подача хлори­ стого этила. Оставшиеся на волокне летучие компоненты отду­ ваются азотом через систему конденсаторов. Затем в аппарат заливается вода и полученная суспензия передается на даль­ нейшие технологические операции, полностью идентичные опе­ рациям в гомогенном бензольном способе.

Свойства и применение

Свойства этилцеллюлозы в значительной мере определяются степенью замещения и чистотой продукта. Однако во всех слу­ чаях этилцеллюлоза обладает хорошей морозостойкостью, высо­ кой устойчивостью к действию кислот и щелочей, высокими диэлектрическими свойствами.

При щелочной обработке целлюлозы в результате окисле­ ния появляются карбоксильные группы, причем число их мо­ жет достигать 20—25 на 100 элементарных звеньев макромоле­ кулы целлюлозы. Эти карбоксильные группы остаются и после этилирования в этилцеллюлозе. Они могут быть либо свобод­ ными, либо водород карбоксильной группы замещается на ион натрия. От их состояния в значительной мере зависит термо- и светостойкость этилцеллюлозы: чем больше карбоксильных групп замещено, тем стабильнее продукт. Однако этилцеллю­ лоза без стабилизатора — нестабильный полимер. Практически

все доступные стабилизаторы. Чаще всего используется в ка­ честве антиоксидантов 2,6-ди-г/7ст'-бутил-/г-крезол, дипентилфенол, дифениламин, октилфенол, соли меди, никеля. Стабили­ зация к ультрафиолетовому излучению и видимому свету достигается добавками салола (фенилсалицилата), грсг-бутил- салола, дибромрезорцинола, 2,4-диоксибензофенона.

Пластмассы на основе этилцеллюлозы с добавками анти­ оксидантов и стабилизаторов светового старения очень устой­ чивы при эксплуатации в самых тяжелых климатических условиях — арктических, тропических и субтропических, — а

также в морской воде и т. п.

Этилцеллюлоза — самый легкий материал на основе целлю­ лозы; ее плотность 1,09—1,12 г/см3. Насыпная плотность этилцеллюлозы зависит от способа грануляции и составляет 100—

300 г/л.

Этилцеллюлоза растворима во многих органических раство­ рителях (табл. 13). Поскольку этилцеллюлоза содержит зна­ чительное количество незамещенных гидроксильных групп,

120

Таблица ІЗ

Растворимость этилцеллюлозы с различным содержанием этоксигрупп

Р —растворим; 4 P —частично растворим; HP —нерастворим.

121

Йродолоісение табл. 13

чаще всего используются смешанные растворители, содержащие спирт. Вязкость растворов этилцеллюлозы в значительной сте­ пени определяется содержанием спирта в растворителе (рис. 63). Обычно состав растворителя должен соответствовать минимуму на кривой вязкости.

Характеристическая вязкость может быть рассчитана по вяз­ кости (в сП) 5%-ных растворов этилцеллюлозы (с у = 250)

в смешанном растворителе то­ луол — этиловый спирт (4:1) из уравнения [71]:

45% = Ю.6 [ц]2'9

Молекулярный вес этилцеллю­ лозы можно определить по фор­ муле Марка — Куна — Хувинка:

где т)о — вязкость растворителя, сП; С — концентрация этилцел­ люлозы, г/дл; [п] — характеристическая вязкость, дл/г.

Этилцеллюлоза совмещается почти со всеми наиболее упо­ требительными пластификаторами, например дибутилфталатом, диоктилфталатом, трифенилфосфатом, трикрезилфосфатом, ми­

неральными маслами, модифицированными касторовыми мас­ лами, а также со многими полимерами: нитратом целлюлозы и метилцеллюлозой, фенольными, инденкумароновыми, натураль­ ными и алкидными смолами. Ограниченно совмещается с моче­ виноформальдегидными и эпоксидными смолами, поливинило­ вым спиртом и поливинилацетатом.

Так как этилцеллюлоза — гигроскопичный материал, то пе­ ред использованием ее надо подсушивать. Количество сорбиро­ ванной влаги для любой марки этилцеллюлозы зависит от температуры, влажности воздуха, упаковки и времени хранения. Этилцеллюлоза с у = 220—250 при 25 °С и 72%-ной относитель­ ной влажности сорбирует за 1 сут до 2% воды; пленка толщи­ ной 3,18 мм за 24 ч в воде увлажняется от 0,8 до 5,5% в зави­ симости от степени замещения.

Этилцеллюлозу можно отнести к наиболее газопроницаемым материалам. В этом отношении ее превосходят только полибу­ тадиен и сополимер бутадиена со стиролом.

Ниже приведены величины проницаемости этилцеллюлозных пленок [в см3-мм/(с-см2-см рт. ст.)] для газов и паров:

Механические свойства этилцеллюлозы зависят от наличия пластификатора. Ниже приведены данные по механическим свойствам непластифицированной (I) и пластифицированной

Этилцеллюлоза обладает хорошими диэлектрическими свой­ ствами, а наиболее ценным свойством является высокая элек­ трическая прочность в тонких пленках:

123