CC BY
18УДК 677.027.
Е.В. Меленчук, О.В. Козлова
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРОВ-МОДИФИКАТОРОВ ПРИ КОЛОРИРОВАНИИ
ПАРААРАМИДНЫХ ТКАНЕЙ
(Ивановский государственный химико-технологический университет)
e-mail: ovk-56@mail.ru
В работе представлены результаты крашения трудноокрашиваемых тканей из параарамидных волокон в присутствии полимеров-модификаторов. Показано, что при использовании минеральных пигментов и специально подобранных полимеров и наполнителей можно добиться прочного и интенсивного окрашивания синтетических текстильных материалов.
Ключевые слова: параарамидные ткани, пленкообразующие полимеры, пигменты, минеральные добавки
К настоящему времени появился ряд отечественных разработок по производству (па-ра)арамидных волокон, нитей и тканей. Появление волокна нового поколения с уникальными свойствами негорючести открывает широкие возможности для создания материалов и одежды с комплексом защитных свойств (от огня, высокой температуры, теплового излучения и других воздействий) и в полной мере отвечающих требованиям охраны и безопасности объектов, оборудования, а также целой категории рабочих и служащих.
Однако, в силу специфических свойств арамидных волокон: неоднородности структуры, наличия естественной цветности, а, следовательно, и трудности колорирования, использование таких волокон представляется возможным только в узкой сфере [1-5]. Модифицирование волокон -один из наиболее простых и перспективных путей, который позволяет получать их с широкой гаммой заданных функциональных свойств.
Одним из методов химической модификации текстильных волокон и материалов является обработка их полимерами-модификаторами различной природы [6-10]. Применение метода поверхностной модификации дает возможность решить проблему колорирования трудноокрашивае-мых материалов из синтетических волокон, в том числе и из арамидных.
Целью работы явилась разработка технологии интенсивного и прочного окрашивания тканей из параарамидного волокна пигментами с использованием отечественных полимеров в качестве модификаторов.
В работе использованы параарамидные ткани арт. РУ-165, арт. 910, арт. 60Л/30, арт. 6кт/30, а также ткань ООО «Арамид» с поверхностной плотностью от 180 до 336 г/м2. В качестве
полимеров-модификаторов выбраны отечественные и импортные пленкообразующие препараты акриловой, полиуретановой природы [10-17].
Крашение пигментами с применением отечественных полимеров различной химической природы показало, что при колорировании пара-арамида пигментом черным наибольшей интенсивностью обладают образцы, окрашенные в присутствии стиролакриловых связующих - Рузина-33 и Рузина-14и и гибридного акрилполиуретанового полимера - аквапола А-12 (рис. 1).
гл
Рис. 1. Влияние природы связующих на интенсивность окрасок параарамидной ткани при колорировании черным пигментом. Связующие: 1 - Рузин 14-и, 2 - А-10, 3 - А-11, 4 - А-12, 5 - Рузин-33, 6 - С-391 Fig. 1. Influence of binders nature on the intensity of colors (k/s) of para-aramid fabric under dyeing with black pigment. Binders are 1 - Ruzin-14-u, 2 - А-10, 3 - А-11, 4 - А-12, 5 - Ruzin-33, 6 - С-391
Одним из требований к арамидным тканям, предназначенным для специального использования (например, для одежды работников МЧС), является устойчивость к выгоранию окрасок в местах контакта с высокими температурами и открытым пламенем. Все опробованные синтетические пигменты: бирюзовый, синий и др. после пламени горелки выгорают до зеленой окраски, т.е. до цвета ткани, тогда, как черный пигмент,
являющимся минеральным сажевым пигментом, нивелирует окраску выгоревшего пятна. И чем интенсивнее черный цвет окрашенного полотна, тем менее заметна разница в цвете ткани и пятна.
Кроме того, при крашении ткани в присутствии полимеров большое значение имеет такой негативный показатель, как вытирание окраски при трении по поверхности ткани твердым предметом. Это выражается в ослаблении окраски в местах трения и образовании белесых полос. Установлено (рис. 2), что при введении в пигментную композицию на основе полимеров таких минеральных добавок, как диатомит или каолин при некотором ослаблении интенсивности окраски заметно улучшается прочность ее к вытиранию.
1 2 3 4 5 6
■ дотрения ■ послетрения
Рис. 2. Влияние минеральных добавок в красильную композицию на основе Рузина 14-и: 1- без добавок, 2-каолин, 3-диатомит, 4- маршалит, 5-каолиновая паста, 6- доломит Fig. 2. Influence of mineral additions to a dye composition on the base of Ruzin-14-u: 1- no mineral additions, 2- kaolin,3- berg-meal,4- marshalite, 5- kaolin paste,6- dolomite
Известно, что такие тонкодисперсные, слоистые, химически инертные материалы, какими являются каолины, используются для улучшения тиксотропных свойств красок, текучести, выравнивающих свойств, гладкости пленок, прочности и их атмосферостойкости. Наличие плоской структуры у каолина придает пленкообразующим красящим системам такие свойства, как яркость, равномерное распределение пигментов, хорошую кроющую способность, что в большей степени определяет вклад в оптические, чем в физические свойства покрытий.
Повысить устойчивость окрасок при коло-рировании пигментами можно при использовании в качестве добавок к акриловым полимерам дополнительных веществ - так называемых отвер-дителей, которые, благодаря образованию пространственных сетчатых структур в пленкообразующем полимере (вследствие наличия функциональных групп, способных к химическому взаимодействию), повышают его прочность. Такими препаратами могут быть предконденсаты термореактивных смол. В работе использовался бес-
формальдегидный Отексид-Д2, а также термореактивный акриловый полимер Акремос-703. Варьирование концентраций акрилового полимера и термореактивной смолы позволило определить оптимальные их соотношения, при которых достигнуты высокие результаты колорирования в глубокий черный цвет и хорошая устойчивость окрасок и пленки полимера к истиранию.
Из рис. 3 по показателю интенсивности окраски (к|з) видна эффективность введения в красильную ванну Отексида-Д2.
S 15
И
О
Я 10
1 - 1
1 ■ дотрения 2 3 ■ послетрения 4 5
Рис. 3. Влияние добавок отвердителей в красильную ванну на основе Рузина-14-и (1-3) и Рузина-33 (4,5) на результаты крашения параарамидной ткани пигментом черным: 1-с отек-сидом -Д2, 2 - с акремосом 703, 3- без добавок, 4- без добавок, 5- с отексидом -Д2 Fig. 3. Effect of additives of hardeners to the dye bath on the base of Ruzin-14-u (1-3) and Ruzin-33 (4, 5) on the results of dyeing the para-aramid fabric with a black pigment: 1- with oteksid -D2, 2- with akremos 703, 3- no additives, 4- no additives, 5- with oteksid -D2
■ дотрения " послетрения
Рис. 4. Выбор оптимальной концентрации добавок термореактивной смолы отексид - Д2: 1- без отексида-Д2, 2- 10г/л, 3-
30г/л, 4- 50г/л, 5- 100г/л Fig. 4. Selection of an optimal concentration of additives of thermosetting resin oteksid -D2: 1- no oteksid -D2, 2-10 g / l, 3-30 g / l, 4-50 g / l, 5-100 g / l
Определены оптимальные концентрации полимера и добавок Отексида-Д2 (рис. 4). Показано, что для того, чтобы получить более черную глубокую окраску необходимо повысить и концентрацию пигмента, и полимера, а количество минеральной добавки следует определять с учетом получаемой интенсивности и прочности окра-
ски. При этом соотношение полимера и отверди-теля должно быть 10:1.
Однако установлено, что повышать концентрацию черного пигмента до 120 г/л (выше точки насыщения этого пигмента) нецелесообразно, так как при данной концентрации наблюдается спад показателей интенсивности и прочности окраски к трению.
Таким образом, разработана технология пигментного крашения параарамидных тканей пигментом в глубокие черные цвета, которая заключается в пропитке ткани разработанным составом, отжимом, сушкой при 80°С и фиксацией горячим воздухом при температуре 130-170°С в течение 1,5-3 минуты. При этом использованы отечественные связующие акриловой природы. Наиболее эффективным и по технологическому эффекту и по экономическим соображениям является Рузин 33. Композиция включает пигмент черный, Рузин-33, Отексид- Д2 с катализатором и каолиновую пасту.
При получении на параарамидных тканях дополнительного эффекта водоупорности в композицию вводится гидрофобизатор и фтороргани-ческий препарат, например, такие, как Repellan_ HYN и Repellan_KFC.
Технологии прочного и глубокого крашения огнестойких тканей востребованы производителями тканей и являются конкурентоспособными.
ВЫВОДЫ
Показана возможность прочного пигментного крашения трудноокрашиваемого материала из параарамидных волокон. Выявлена эффективность использования для колорирования трудно-окрашиваемых материалов отечественного полимера-модификатора - Рузина-33, а также показана целесообразность добавления в красильную композицию предконденсата термореактивной смолы -Отексид-Д2 с катализатором и каолиновой пасты.
Технология предусматривает замену импортных препаратов на более дешевые и экологически безопасные отечественные.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андриевский А.М., Белов А.С. // Текстильная пром-ть.
2003. № 3. С. 51-53;
Andrievskiy A.M., Belov A.S. // Textile Industry. 2003. N 3.
P. 51-53 (in Russian).
2. Федорова Н.С., Дянкова Т.Ю., Громов В.Ф., Козлова
И.В. А.С. 1175199. А.С. 1765269;
Fedorova N.S., Dyankova T.Yu., Gromov V.F., Kozlova
I.V. RF inventors certificate N 1175199 and N 1765269 (in
Russian).
3. Дянкова Т. Ю., Козлова И. В. Федорова Н.С., Громов
В.Ф. Патент РФ № 1175199. 1985;
Dyankova T.Yu., Kozlova I.V., Fedorova N.S., Gromov
V.F., RF Patent № 1175199. 1985 (in Russian).
4. Дянкова Т.Ю., Михайловская А.П., Шамолина И.И. Патент РФ № 2158793. 2000. МКИ D 06 P 1/44; Dyankova T.Yu., Mikhaiylovskaya A.P., Shamolina I.I. RF Patent № 2158793. 2000. МК1 D 06 P 1/44 (in Russian).
5. Дянкова Т.Ю., Дащенко Н.В., Михайловская А.П., Новоселов Н.П., Окуловская Н.В., Козырина Т.Г., Макаревич Т.В., Демичев А.В. Патент РФ № 22238356. 2004;
Dyankova T.Yu., Dashchenko N.V., Mikhaiylovskaya A.P., Novoselov N.P., Okulovskaya N.V., Kozyrina T.G., Makarevich T.V., Demichev A.V. RF Patent № 22238356. 2004 (in Russian).
6. Глубиш П.А. Применение полимеров акриловой кислоты и ее производных в текстильной и легкой промышленности. М.: Легкая индустрия. 1975. 208 с.;
Glubish P. A. Application of polymers of acrylic acid and its derivatives in textile and light industry. M.: Legkaya industriya. 1975. 208 p. (in Russian).
7. Tsyurupa M.P., Davankov V.A. // Reactive and Functional Polymers. 2002. V. 53. P. 193.
8. Antonik L.M., Lopyrev V.A., Tiunov M.P., Dolgushin G.V. // Zhurn. priklad. khimii. 2001. T. 73. V. 11. P. 1759.
9. DeBiase J., LaCroce S., Landolt R. Compatibility of PMW Coatings with Assembly Processes. // Electronic Packaging and Production. February. 1996. Р. 42.
10. Сперлинг Л. Взаимопроникающие полимерные сетки и аналогичные материалы. М.: Мир. 1984. 328 с. Sperling L. Interpenetrating polymer networks and similar materials. M.: Mir. 1984. 328 р. (in Russian).
11. Потапочкина И.И. // Полиуретановые технологии. 2007. № 1(8). 23 c.
PotapochkiM LI. // Polyurethane technologies. 2007. N 1(8) 23 р. (in Russian)
12. Козлова О.В., Алешина А.А., Киселева А.Ю., Телегин Ф.Ю. // 3 Межд. НТК. «Достижение текстильной химии в производство». Иваново. 2008. 106 c.;
Kozlova O.V., Aleshina A.A., Kiseleva A.Yu., Telegin F.Yu. // 3 Int. STC. Achievements of textile chemistry to industry. Ivanovo. 2008. 106 p. (in Russian)
13. Меленчук Е.В., Козлова О.В., Алешина А.А. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2011. Т. 54. Вып. 1. С. 13-20; Melenchuk E.V., Kozlova O.V., Aleshina A.A. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2011. Т. 54. V. 1. P. 13-20 (in Russian).
14. Алешина А.А., Козлова О.В., Мельников Б.Н. // Изв. вузов. Химия и хим. техология. 2007. Т. 50. Вып. 6. С. 3-8; А^Ым А.А., Kozlova О.^, Melnikov B.N. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2007. Т. 50. V. 6. P. 3-8 (in Russian).
15. Меленчук Е.В., Захарченко А.С., Козлова О.В. // Изв. вузов. Техн. текст. пром-сти. 2010. Т. 328. № 7. С. 37-40; Melenshuk E.V., Zakharchenko A.S., Kozlova O.V. // Izv. vuzov. Technol. Text. Promyshlennosti. 2010. V. 328. N 7. P. 37-40 (in Russian).
16. Захарченко А.С., Алешина А.А., Козлова О.В. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2012. Т. 55. Вып. 3. С. 87-91;
Zakharchenko А.&, Aleshina А.А., Kozlova О.^ // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2012. Т. 55. V. 3. P. 87-91 (in Russian).
17. Сидоренко Ю.Н. Конструкционные и функциональные волокнистые композиционные материалы. Томск: ТГУ. 2006. 107 с.
SidorenkoY. N. Structural and Functional fiber composite materials. Tomsk: Tomsk State University. 2006. 107 р.
