Интенсификация процесса адсорбции полимеров-гидрофобизаторов текстильными материалами в процессе водоотталкивающей отделки Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Статья касается проблем заключительной отделки текстильных материалов, в частности, аппретирования водоотталкивающими полимерами. Рассмотрены возможности снижения концентрации гидрофобизирующего препарата на основе изучения процесса адсорбции полимеров текстильным волокном. Показано влияние электролитов на сорбцию полимера

УДК 677.027.625

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА АДСОРБЦИИ

ПОЛИМЕРОВ-ГИДРОФОБИЗАТОРОВ ТЕКСТИЛЬНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ В ПРОЦЕССЕ ВОДООТТАЛКИВАЮЩЕЙ

ОТДЕЛКИ

В. В. Назарова

аспирант кафедры* Контактный тел.: 8 (0552) 23-67-89 Е-mail: viktrijakulishva@rambler.ru

А. В. Мищенко

доктор технических наук, профессор заведующий кафедрой* Контактный тел.: 8 (0552) 32-69-71, 32-69-70 Е-mail: fizhim@kstu.edu.ua

*Кафедра физической и неорганической химии Херсонского национального технического университета Бериславское шоссе, 24, г. Херсон, 73008

Завершающим этапом в производстве текстильного материала является этап заключительной отделки, в ходе которого последний приобретает комплекс потребительских свойств, определяемых назначением готового продукта: формоустойчивость, гидрофильность, масло-и грязеотталкивание, пониженную горючесть, гидро-и биостойкость, а также гидрофобные свойства [1].

Для придания тканям водоотталкивающих свойств применяются различные препараты, в том числе и препараты на основе кремнийорганических соединений. Ткани, обработанные ими, приобретают ряд специальных свойств, сохраняя при этом высокие гигиенические показатели. Улучшается внешний вид, гриф, углубляется окраска, увеличивается устойчивость к истиранию [2].

Гидрофобизация текстильных материалов обусловлена способностью силиконовых препаратов благодаря их низкому поверхностному натяжению легко сорбироваться поверхностью волокна и образовывать однородные,

гибкие и прочные пленки, обладающие высокой адгезией к волокну [3].

Несмотря на многочисленные достоинства, которые приобретают ткани при отделке силиконами, их использование в текстильной промышленности на сегодняшний день достаточно ограничено, что связано не только с технологическими, но и с экономическими аспектами применения кремнийорганических препаратов. Так, обзор литературных данных показывает, что рекомендуемые концентрации гидрофобизирующего полимера колеблются в пределах 50-100 г на 1 л пропиточного раствора [4], что значительно удорожает процесс отделки ткани.

С целью снижения концентрации гидрофобизато-ра и, вследствие этого, уменьшения материалоемкости технологии и затрат, связанных с заключительной отделкой тканей, в данной работе исследовали процесс адсорбции полимера волокном, который, несмотря на основополагающую роль в процессе отделки текстильных материалов, практически не изучался.

Известно, что процесс заключительной отделки текстильных материалов включает в себя следующие технологические операции:

1) обработка ткани пропиточным раствором, содержащим основной компонент и, по необходимости, вспомогательные вещества;

2) отжим;

3) высушивание ткани;

4) термофиксация (может быть совмещена с операцией высушивания или исключена).

Именно в процессе первого этапа заключительной обработки — пропитки ткани аппретирующим раствором — определяется качество и воспроизводимость результатов отделки. В основе этой стадии лежит процесс адсорбции полимера текстильным материалом, в результате чего образуется комплекс, создание которого можно представить следующей схемой [5]:

текстильный материал

полимер +

адсорбция

АДСОРБЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС (отделочный полимер + полимер волокна)

Таким образом, процесс заключительной отделки тканей полимерами сводится к образованию адсорбционного комплекса, формирование которого обеспечивается физико-химическим процессом адсорбции.

В настоящей работе использовали 50 % эмульсию препарата 136-157 М. Данный препарат относится к группе полиорганилгидросилоксанов, содержащих реакционные связи Si-H, и представляет собой полиметилгидросилок-сан с содержанием активного водорода 1,5-1,8 %. Образование водоотталкивающей пленки может происходить за счет взаимодействия связей Si-H с гидроксильными группами, входящими в состав обрабатываемого материала (схема 1), либо за счет способности данных связей гид-ролизоваться с последующей конденсацией и сшиванием полисилоксановых цепей между собой (схема 2) [6].

Цета —ОН + Н—Я.—СН;

Н—1-

■ Цел

3-Й—СН3+Н2 ,(1:)

Ж—Э1—н + Н20

Ыз|С —31—ОН - "IV.

Яда

1—он + ¡ье-.1—

■ н,с

О—1

-сн3+н2о,

Щ.—51-ар + н— сн3

Н3С —Й—О——СН3 +Н2 (2)

Исследования проводились на плащевых тканях с содержанием полиэфирного волокна 47 и 76 %. Сорбцию полимера оценивали весовым методом и выражали в процентах по отношению к массе сухой ткани.

На рис. 1 приведены кинетические кривые адсорбции гидрофобизатора волокном.

Как видно из рисунка, кривые адсорбции полиалкил-гидросилоксана имеют типичный для полимеров вид и характеризуются наличием ярко выраженного максимума. Из графика видно также, что увеличение концентрации полимера в пропиточной ванне с 30 г/л до 50 г/л приводит к повышению его количества на волокне прибли-

зительно в 2 раза, причем за меньшее время пребывания ткани в рабочем растворе, что технологически является более выгодным. Выравнивание значений содержания полимера на аппретируемых образцах к достижению равновесного состояния (1,6 и 1,8 %) позволяет сделать вывод о том, что увеличение концентрации полимера в пропиточном растворе не только повышает сорбцию полимера, но и увеличивает скорость сорбции на начальных отрезках времени, сдвигая область максимума.

"1-Р-5-1-1-1-I-1-\-1-1-1-1-1-1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112131415

время й

—•— г/ф 30 г/л г/ф 50 г/п

Рисунок 1. Адсорбция полимера волокном

Учитывая то, что гидрофобный эффект образцов, обработанных раствором с концентрацией гидрофобиза-тора 30 г/л, являлся неустойчивым, что говорит о недостаточном количестве сорбированного полимера, далее была исследована возможность повышения сорбции полимера на волокне без увеличения его концентрации в пропиточном растворе.

При рассмотрении процесса адсорбции для характеристики свойств поверхности широко используется величина электрокинетического потенциала, которая зависит от числа нескомпенсированных на поверхности скольжения зарядов адсорбционного слоя.

Снижение величины электрокинетического потенциала можно достигнуть с помощью введения в пропиточные составы веществ-электролитов. При работе с полимерами этот прием практически не используется, но в данном случае он является оправданным и не будет повышать себестоимость продукции, так как технология применения кремнийорганических препаратов предполагает использование солей металлов для повышения устойчивости этого вида отделки [4].

На рис. 2 и 3 показано, как изменяется характер кривых адсорбции при добавлении солей цинка, свинца, меди и алюминия.

Как видно из рисунков, добавление солей металлов в пропиточный раствор во всех случаях способствует значительному повышению сорбции гидрофобизирующего полимера за меньший промежуток времени. Кроме того, при использовании в качестве электролитов ацетатов меди и свинца, количество полимера на волокне при концентрации его в пропиточном растворе 30 г/л превышает количество полимера на волокне при концентрации его в ванне 50 г/л. Минимальный привес гидрофобизатора на аппретированных образцах наблюдается при использовании нитрата алюминия (рис. 3), хотя максимальное количество полимера сорбируется в 5 раз быстрее.

Таким образом, добавка солей металлов при гидро-фобизации текстильных материалов полиметилгидроси-локсаном увеличивает сорбцию полимера, тем самым по-

-ЙФ 30г/т1

-г/ф 30г/л^7,2Ь^1 сёинцй нйтрат -.г/ф 30 г/л + 7,2г/л меди ацетат

12 13 14 15 время, с

г/ф ЕОгЬ; г/ф 30г/л+7,2г/л

Рисунок 2. Адсорбция полимера волокном при добавлении солей свинца и меди

2,5 -,

9 10 11 Ш Ш 14 Н

- г№

- Г/«.: "Г/ф

1|г/Л 50г/Л:

30г/л+:?,2г/п алюмийЩвитрат 30г/л+7,2г/л цкнк-:,эцё1ат

.время, с

Рисунок 3. Адсорбция полимера волокном при добавлении солей цинка и алюминия

зволяя снизить его концентрацию в пропиточной ванне. Введение электролита способствует также увеличению скорости адсорбции полимера-гидрофобизатора, сокращая время нахождения материала в плюсовке. Проведенные исследования позволяют снизить материалоемкость технологии отделки тканей и повысить производительность оборудования.

Литература

1. Кричевский Г. Е. Роль химии в производстве текстиля. Эволюция и революция в текстильной химии // Рос. хим. журнал (Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева) — 2002. — Т. 46. — № 1. — С. 5-8.

2. Измайлов Б. А., Журавлева Н. В., Скрипникова В. С. Совмещенный способ гидрофобной и антимикробной отделки текстильных материалов // Текстильная промышленность, 2005. — № 7-8. — С. 70-72.

3. Семак Б. Д. Износостойкость тканей с отделкой силиконами. — М.: Легкая индустрия, 1977. — 192 с.

4. Применение силиконов в текстильной промышленности. — М., ЦНИИТЭИлегпром, 1968. — 117 с.

5. Лысюк В. Н., Погорелая Е. В. Исследование процесса адсорбции акриловых сополимеров из водных дисперсий целлюлозным волокном // Теорiя i практика сучас-ного природознавства. — Зб. наукових праць. — Херсон: ПП Вишемирський В. С., 2007. — С. 48-51.

6. Пащенко А. А., Воронков М. Г. Кремнийорганические защитные покрытия. — К.: «Техшка», 1969. — 252 с.

УДК 620.179.14

ВИКОРИСТАННЯ ТЕОРПТЕПЛОВОГО КОНТАКТНОГО ВИХОРОСТРУМОВОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА (КРП), СТОСОВНО СУМ1СНОГО КОНТРОЛЮ ТРЬОХ ПАРАМЕТР1В НЕМАГН1ТНО1 РЕЧОВИНИ

Дослиджено можливють використання теори теплового контактного робочого перетворювача КРП, стосовно сум^ного контролю геометричних, електричних i темпе-

ратурних параметрiв 5 % розчину ырчаноп кислоти

-□ □-

В. В. Себко

кандидат техшчних наук доцент кафедри хiмiчноT техшки та промисловоТ екологи (ХТПЕ), НТУ «ХП1»

Вступ

На тепершнш час вщом1 науков1 статп [1-11], у яких було описано теоретичт основи роботи вихорострумо-

вого контактного робочого перетворювача (КРП) для контролю електромагштних параметр1в суцшьних цилщд-ричних 1 трубчастих вироб1в, а також феромагттних рщинних 1 немагштних газових середовищ. При цьому,