CC BY
12УДК 678.019.232:677.04
Н.П. ПРОРОКОВА, С.Ю. ВАВИЛОВА, Ю.А. КАЛИННИКОВ
ИЗУЧЕНИЕ ВЫРАВНИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПРЕПАРАТА ИВЛАН-2
ПО МЕТОДУ МИГРАЦИИ
(Институт химии растворов РАН, г. Иваново)
Показано, что метод миграции является наиболее информативным при оценке выравнивающего действия препарата, предназначенного для периодического крашения полиэфира в паковках. Установлено, что препарат Ивлан-2 обладает высоким выравнивающим действием. Определены его оптимальная концентрация и температура применения.
Одной из наиболее серьезных проблем, возникающих при крашении полиэфира в виде нитей и ленты в бобинах, тканей и трикотажа в рулонах по высокотемпературному периодическому способу, является неровнота прокраса волокнистых материалов по диаметру паковок. Причинами появления неравномерности окрасок являются различие в скорости конвективного массо-обмена во внутренних и наружных слоях плотно упакованного волокнистого материала, истощение красильного раствора по мере продвижения вглубь паковки полиэфира, а также наличие его структурной неоднородности.
Наиболее простым способом решения проблемы неровноты окраски является использование в крашении специальных препаратов, обладающих выравнивающим действием. К их числу относится интенсификатор - выравниватель Ивлан-2, разработанный в ИХР РАН. Следует отметить, что выравнивание окраски при периодическом крашении полиэфира дисперсными красителями отличается определенной спецификой - препарату необходимо не только замедлить сорбцию красителя полимером, на чем основано действие выравнивателей для преобладающего числа красителей и волокнистых материалов, но в большой степени его действие должно сказываться в перераспределении сорбированного полимером красителя [1].
В настоящей работе проведена оценка выравнивающего действия препарата Ивлан-2 концентрации 0.. .2 г/л при температурах 90.. ,135оС на окраску полиэфира дисперсными красителями синим 2 полиэфирным и рубиновым полиэфирным. Первый краситель относится к числу антрахиноно-вых и характеризуется низкой выравнивающей способностью, второй является азокрасителем и имеет высокую выравнивающую способность. Возможность препарата обеспечить перераспределение сорбировавшегося на поверхности волокна красителя в массу полимера количественно оцени-
вали с помощью метода миграции [2]. Метод заключается в определении количества красителя, мигрирующего с окрашенного образца полиэфира на неокрашенный в присутствии выравнивателя в условиях, аналогичных условиям крашения. Эффект миграции т рассчитывался по формуле:
Съ/Са
m =-
съ/с;
где са0, са - содержание красителя в образце предварительно окрашенного материала, соответственно, в холостом опыте и в опыте с добавкой препарата; съ0, съ - содержание красителя в образце неокрашенного материала, соответственно, в холостом опыте и в опыте с добавкой препарата.
Несмотря на то, что перераспределение красителя между различными слоями паковки должно играть основную роль в выравнивающем действии препарата, важное значение имеет также влияние Ивлана-2 на скорость сорбции красителей в полиэфир. Результаты определения эффектов миграции сопоставляли с рассчитанными на основании кинетических кривых сорбции значениями моментов кинетических кривых сорбции дисперсных красителей в присутствии препарата Ивлана-2, которые характеризуют динамику сорбции красителей полиэфиром [3]. Моменты кинетических кривых M рассчитывали по формуле:
л,г 1 7 дс ,
M = — í t—dt,
с 7 o dt
где с7 - равновесная концентрация красителя в полимере; t - температура.
При крашении полиэфира по периодическим высокотемпературным способам на участках паковок с низкой плотностью намотки волокнистого материала сорбируется большее количество красителя, чем на участках с высокой плотностью. Это явление особенно характерно для случая крашения по изотермическому способу плохо выравнивающимися красителями, обладающими высо-
ким сродством к волокну. Применение специальных препаратов может вызвать разрыхление структуры полиэфира и, как следствие этого, перераспределение красителя по объему волокнистого материала за счет миграции дисперсных красителей. Однако перераспределение красителя должно быть равномерным, т.к. слишком высокая интенсивность миграции красителя может вызвать неравномерное перераспределение красителя и вновь привести к формированию низкокачественной окраски полиэфира. Оптимальная интенсивность миграции красителя зависит от вида волокнистых материалов, используемых препарата и красителя, концентрации препарата, температуры процесса, следовательно, теоретически обосновать её очень сложно. В настоящей работе за систему с оптимальными характеристиками принимали комплекс ТВВ (1 г/л выравнивателя - эганаля W4027, 1 г/л переносчика - ремоля НТ), успешно используемый в производстве для крашения полиэфира по высокотемпературному изотермическому способу «Рапид колор».
На рис .1,2 приведены данные, отражающие влияние концентрации Ивлана-2 в интервале температур 90...135 °С на эффект миграции плохо и хорошо равняющихся дисперсных красителей -дисперсного синего 2 пэ (рис.1) и дисперсного рубинового пэ (рис.2). Для сравнения на рисунках приведены значения эффектов миграции для оптимальной системы (ходовая технология). Из рисунков следует, что наиболее интенсивная миграция красителя протекает при температуре 90 °С, что, по-видимому, объясняется поверхностным нанесением красителя на полиэфир при этой температуре, обеспечивающим легкость его перераспределения. При температурах выше температуры стеклования полиэфира (115.135 °С) красители проникают внутрь волокнистого материала, и интенсивность миграции снижается. Наиболее близки к оптимальному значения эффектов миграции системы при температуре 135 °С и концентрации Ивлана-2 1,0.1,5 г/л.
1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
ш
пы
ГС
□ 0,5 г/л
□ 1,0 г/л
□ 1,5 г/л
□ 2,0 г/л
□ хсдовая технология
90 град.
115 град. 130 град. Температура
135 град.
Рис.1. Влияние концентрации препарата Ивлан-2 и температуры на эффект миграции красителя дисперсного синего 2 пэ в полиэфирной нити.
1.4 1.2
5
5 1
£ 0.8 I 0.6
Ц 0.4 Л 0.2 0
□ 0,5 г/л
□ 1,0 г/л
□ 1,5 г/л
□ 2,0 г/л
□ ходовая технология
90 град. 115 град. 130 град. 135 град.
Температура
Рис.2. Влияние концентрации препарата Ивлан-2 и температуры на эффект миграции красителя дисперсного рубинового пэ в полиэфирной нити.
Для сопоставления с влиянием препарата на характеристики миграции дисперсных красителей в полиэфире оценены сорбционные свойства красильных систем. На рис.3 представлены кинетические кривые сорбции полиэфиром дисперсного синего 2 пэ (кр.1) и дисперсного рубинового пэ (кр.2) в присутствии Ивлана-2, а на рис. 4,5 - рассчитанные на основании приведенных данных для температуры 135 °С и аналогичных кривых для температуры 90.130 °С моменты сорбции красителей. Следует учитывать, что слишком высокая сорбция красителя приводит к появлению неравномерности окраски, а малые значения сорбции свидетельствуют о снижении накраши-ваемости полиэфира. Таким образом, оптимальные значения моментов сорбции должны быть близки к соответствующим характеристикам системы, используемой в ходовой технологии. Для красителя дисперсного синего 2 пэ такими являются моменты сорбции системы, содержащей 1,0..2,0 г/л Ивлана-2, для красителя дисперсного рубинового - 0,5 .2,0 г/л.
1 —■— дисперсный синий 2 пэ
2 —•— дисперсный рубиновый пэ
15 -
10 -
Время, мин.
Рис.3. Кинетические кривые сорбции дисперсных красителей первым слоем полиэфирной мембраны при крашении по ходовой технологии при температуре 135 °С
2000 1800 | 1600 I 1 1400
| 3 1200 £ ° 1000 § 3 800
&
[Е
1
□ 0 г/л
□ 0,5 г/л
□ 1,0 г/л
□ 1,5 г/л
□ 2,0 г/л
■ ходовая технология
90 град. 115 град. 130 град. 135 град. Температура
Рис. 4. Моменты кинетических кривых сорбции полиэфиром красителя дисперсного синего 2 пэ в присутствии Ивлана-2.
25
0
3000
2500
1 5 2000
£ ^ И Я
1500-
Л в
гВ 1000-
&
м £ 500
ни
и
□ 0 г/л
□ 0,5 г/л
□ 1,0 г/л
□ 1,5 г/л
□ 2,0 г/л
■ ходовая технология
90 град.
115 град. 130 град. Температура
135 град.
Рис. 5. Моменты кинетических кривых сорбции полиэфиром красителя дисперсного рубинового пэ в присутствии Ивлана-2
Сопоставление миграционных и сорбцион-ных характеристик систем краситель - выравниватель показывает, что эффекты миграции позволяют определить более узкий, чем сорбционные характеристики, интервал концентраций выравнивателя (1 ... 1,5 г/л), использование которого способ-
ствует получению на полиэфире окраски высокой равномерности. Сделанный вывод правомерен для красителей как с высокой, так и с низкой выравнивающей способностью.
ЛИТЕРАТУРА
1. Смирнова О.К., Пророкова Н.П. // Ж. Российского химического общества им. Д.И. Менделеева, 2002, т. ХЬУ1, №1, С. 88-95.
2. Технологические расчеты в химической технологии волокнистых материалов: Уч. пособие для текстильных вузов / Беленький Л.И. и др./Под ред. Л.И. Беленького.-2 изд.-М.: Высшая школа. 1985. -240 с.
3. Белокуров С.Г. Теоретическое обоснование и разработка процесса крашения полиэфирных тек-стурированных нитей в паковках. Дисс. ... канд. техн.наук.- Иваново. 1991. -171с.
Научное направление «Химия текстильных материалов»
0
УДК 677.042.22.4.494.674 Н.П. ПРОРОКОВА, С.Ю. ВАВИЛОВА, Ю.А. КАЛИННИКОВ
ПРЕПАРАТ ИВЛАН-2 КАК ДИСПЕРГАТОР ОЛИГОМЕРОВ В ПРОЦЕССЕ
КРАШЕНИЯ ЛАВСАНА
(Институт химии растворов РАН, г. Иваново)
Изучено влияние Ивлана-2 и карбамида на содержание олигомеров на поверхности полиэфирного волокна и в остаточной ванне. Показано, что препарат способствует переходу олигомеров с поверхности волокнистого материала в водную фазу и частичной их деструкции до растворимых производных терефталевой кислоты. На основании полученных данных предложены способы крашения полиэфирных волокнистых материалов по сокращенной технологии (без щелочно-восстановительной обработки) и очистительной обработки красильного оборудования. Способы успешно апробированы в производстве.
Широко используемые в производственной практике ускоренные периодические способы крашения полиэфира реализуются при высоких температуре и давлении, что способствует миграции на поверхность полимера дополнительного количества олигомеров полиэтилентерефталата. Вследствие этого возникает необходимость введения в красильный состав специального диспергатора олигомеров. Единственным на отечественном рынке препаратом, который может использоваться для удаления олиго-меров с поверхности полиэфира, является разработанный в ИХР РАН многофункциональный жидко -фазный композиционный препарат Ивлан-2.
Целью настоящей работы было изучение влияния Ивлана-2 на содержание олигомеров на поверхности полиэфирного волокна и в остаточной ванне, а также разработка на основе полученных данных способа очистительной обработки красильного оборудования. В состав препарата наряду с катионоактивными и неионогенными поверхностно-активными веществами, диспергирующими циклические олигомеры, входит карбамид, который способен разрушать сложноэфирные группы циклических олигомеров с образованием растворимых производных терефталевой кислоты [1]. Поэтому для полной характеристики процес-
