CC BY
12УДК 677.21
Сапаров С.Х., Айходжаев Б.Б.
ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ ОБРАБОТАННОГО ХЛОПКОВОГО ВОЛОКНА
Сапаров С.Х. - ст. преподаватель (Каршинский инженерно-экономический институт), Айходжаев Б.Б. -доцент (Ташкентский химико-технологический институт)
Мацолада сирт фаол моддалар (СФМ), куп атомли спиртлар ва сувда эрувчан полимерлар (СЭП) билан ишлов берилган пахта толасининг муста^камлиги ва физик-механик хусусиятларини ошириш буйича тадцицотлар натижалари келтирилган.
Калит сузлар: СФМ, СЭП-полиэтиленгликол, куп марта эгилиш, гидрофиллик, алкилсулфокислоталарнинг натрийли тузи, глицерин, сульфанол.
The article presents the result of studies of increasing the strength and physical and mechanical characteristics of cotton fiber when treated with surfactants (surfactants), polyhydric alcohols and water-soluble polymers (WSP).
Key words: surfactant, VRP-polyethylene glycol, multiple bending, hydrophilicity, sodium salt of alkylsulfonic acids, glycerol, sulfonol.
Произведено ряд исследований, которые показали значительное увеличение прочностных и физико-механических показателей хлопкового волокна при обработке водной композицией на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ), многоатомных спиртов и водорастворимых полимеров (ВРП). В качестве ПАВ применялось натриевая соль алкилсульфокислот, ВРП-полиэтиленгликоль (ПЭГ) и многоатомного спирта-глицерин, соответственно. Поэтому возникает необходимость выяснения механизма улучшения комплекса свойств хлопкового волокна [1,2]. Для выяснение этого, необходимо выяснить влияние отдельных компонентов раствора полимера на его структуру.
Нанесение раствора также снижает значение коэффициента вариации волокна по разрывной прочности и удлинения. Устранение дефектов и пороков волокон всех сортов также даст возможность улучшению их усталостных свойств.
Так например, если прочность на многократное растяжение у исходных волокон составляет от 8710 до 10500 циклов то после их обработки смесью растворов полимера, глицерина и сульфанола увеличивается до 15800-28000 циклов. Аналогично растет прочность волокон на многократный изгиб.
Улучшение показателей механических свойств волокна также влияет на его структуру, изучению методом сорбции паров воды. Изотерма сорбции паров воды (рис.-1) показывает, что при низких значениях упругости пара, которая соответствует мономолекулярной сорбции вода доступными полярными центрами макромолекул целлюлозы, сорбционная способность исходного и обработанного растворами волокна одинаковы (1,9% и 2,1% соответственно при упругости пара равно 10,0%).
СОРБЦИЯ
20 40 бо ЯО I ПО ВЛАЖНОСТЬ?!
Рис.1. Изотерма сорбции паров воды хлопковым волокном
Во втором участке изотермы, где наблюдается полимолекулярная сорбция воды также образцы идентичны (6,9% и 6,8%) при упругости пара 65%). Резкое отличие изотермы наблюдается, когда сорбция воды волокном происходит за счет капиллярной конденсации в участках с большими размерами пор (30,75% у исходного и 21,1% у опытного волокна при упругости пара равной 100%).
Снижение значения сорбции при высоких упругости пара воды и общего объема и среднего радиуса пор, также подтверждают пред ведущее предположение о устранении дефектов на поверхности, когда на волокно нанесена смесь растворов полимера, глицерина и сульфанола.
Еще одним методом доказательства наличия взаимодействия между молекулами целлюлозы хлопкового волокна и обработанными веществами является изучения ИК-спектров исходного и обработанного волокна. Спектры исходного образца дают полосы поглощения типичные для целлюлозы. После обработки заметно повышается интенсивность полосы поглощения 3610 см-1, при этом наблюдается некоторое смешения в сторону больших волновых чисел-3680-1, что свидетельствуют об увеличении количества ОН групп и росте гидрофильности образцов, что так же подтвержден ранее увеличением влажности обработанных волокон.
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Рис.2. ИК-спектры необработанного (1) и обработанного (2) образца
Снимки полученные с помощью электронного микроскопа (рис.-3) показывают, исходное волокна (1) имеет извитую, разнотольщинную форму. На поверхности видны типичные для хлопковой целлюлозы складки. После обработки наблюдается выравнивание формы волокон, что свидетельствует о снижении дефектов при обработке волокна полимерной композицией.
Рис.3. Электронно-микроскопические снимки необработанного (1) и обработанного (2)
образцов.
Еще одним показателем структурных изменений является изучение деформационных свойств обработанного хлопкового волокна. Построение кривых распределений позволило определить надежность вероятности разрушений образцов хлопкового волокна: при разрывной нагрузке 4,4 сН разрушается 70% образцов исходного волокна и лишь 40% образцов волокон, обработанных эмульсией.
Аналогичные влияние на деформацию растяжения и сжатия оказывает обработка волокна эмульсией. Было установлено также, что при 40 тыс. циклов многократного растяжения, разгружается 98% исходного волокна и только 80% опытного. Причем встречаются обработанные образцы, выдерживающие до 86 тыс. циклов многократного растяжения, тогда как для исходных эта цифра не превышает 45 тыс. При 21 тыс. циклов двойных изгибов разрушается 92% образцов исходного волокна и только 35% обработанного.
Гамма-процентный ресурс 90% (т.е. обеспеченность работоспособности 90% образцов) равняется 6 тыс. циклов исходного волокна и 13,5 тыс. обработанного, что указывает на большую надежность волокон, обработанных эмульсией.
Достоверность разницы средних показателей многократного растяжения и многократного изгиба исходных и обработанных волокон, определенные до обработки и после нее оказались существенны и выборки относятся к разным совокупностям.
Разрывные характеристики текстильных материалов, хотя и необходимы при описании механических свойств, но явно недостаточны, прежде всего потому, что волокна при переработке переносят растяжение, доходящие до разрыва. Чаще всего действуют нагрузки, не превышающие 30-35% от разрывных. В практических условиях действия сил на волокна, нити или ткани сменяется отдыхом и разрывные характеристики не могут отразить явления, протекающие в процессе отдыха. Разделение деформации на компоненты проводятся в процессе нагрузка - растяжение - разгрузка - отдых - релаксация. Это связано с тем, что скорости исчезновения обратимых компонентов различны и практически это разделение условно.
Таблица 1
Деформационные свойства хлопкового волокна обработанного эмульсией
Свойства До обработки После обработки
Полная деформация к концу нагружения от зажимной длины, % 2,5 5,6
Доля полной деформации, приходящейся на условные значения ее составных частей
Упругая 0,6 0,7
Эластическая 0,2 0,1
Пластическая 0,2 0,2
Определенные значения поврежденности волокон исходных и обработанных эмульсией представлены в таблице 2.
Таблица 2
Поврежденность хлопкового волокна обработанного эмульсией
Виды повреждения До обработки После обработки
Биологические 6 6
Патологические 6 3
Комбинированные 1 3
Механические 4 3
Отсутствие концов 9 3
Общее количество 26 18
Из приведенных данных видно, что общее количество повреждений снижается с 26 до 18. Результат проведенных исследований выявило положительное влияние полимерных эмульсий на деформируемость и поврежденность хлопкового волокна. Вероятно, образуемая в результате обработки на поверхности волокна пленка предохраняет его от различных воздействий в течение технологического процесса.
Заключение. Таким образом, исследование механических свойств и структуры волокон, обработанных отдельными компонентами их смесью показали, что улучшение показателей свойств наблюдается только в тех случаях, когда волокно содержит смесь растворов полимера, глицерина и сульфанола и такое улучшение свойств устойчивы при хранении и обработке горячей водой т.е. после удалении из состава волокна, нанесенного раствора компонентов. Такой факт еще раз подтверждает предположение о том, что раствор полимеров, глицерина и сульфанола способствует необратимому изменению структуру волокна, в основном, за счет устранения дефектных участков и других повреждении на его поверхности.
ЛИТЕРАТУРА
1. A study of bale moisture addition. D. T. W. Chun, S. E. Hughs, C. Armijo, K. Baker, D. D. McAlister. American Society of Agriculture and Biological Engineers. 2007. Vol. 50 (2).p. 325-330.
2. Сапаров С.Х., Айходжаев Б.Б., Эркаев А. М. Влияние эмульсирования хлопка-сырца на технологические свойства волокна. Universum: технические науки, Москва № 11(80) Ноябрь, 2020 Часть 4 стр. 12-17.
