CC BY
21Современные инновации, системы и технологии // Modern Innovations, Systems and Technologies
2022; 2(4) eISSN: 2782-2818 https://www.oajmist.com
УДК: 687.157.622.323 ББК: ZHCFVL
Б01: https://doi.org/10.47813/2782-2818-2022-2-4-0401-0411
Методика получения композиции для защитного олеофобного покрытия в материалах
Т. Ж. Кадиров1, M. M. Чориева2, Ф. У. Нигматова1, M. A. Мансурова1
1 Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности, Ташкент,
Узбекистан
2Бухарский инженерно-технологический институт, Бухара, Узбекистан
Аннотация. В статье приведены основные характеристики композитных материалов, используемых для покрытия текстильных материалов. Предложена новая эффективная композиция для получения олефобного покрытия, включающая мас.ч.: поливинилхлорид-100, диоктилфталат 36-44, дополнительный пластификатор сложный эфир основе олеиновой кислоты и изоамилового спирта 12-16, минеральный наполнитель 28-32, стабилизатор № - соль полимера 6-хлор, 2-оксо, 3-бензоксазолилметил (мет)акрилата 0,1-0,3, олеофобизатор винилэтинилдигидроксихлорсилан 0,1-0,5, и пигмент 0,09-0,13, которая обеспечивает повышение качества спецодежды и ее стойкость к действиям масел, жиров и углеводородов.
Ключевые слова: композитный материал, спецодежда, стойкость, масло, жир, углеводород, диоктилфталат, эфир, олеиновая кислота, спирт, стабилизатор, соль, пигмент.
Для цитирования: Кадиров, Т. Ж., Чориева M. M., Нигматова, Ф. У. & Мансурова M. A. (2022). Method of obtaining a composition for a protective oleophobic coating in materials. Modern Innovations, Systems and Technologies, 2(4), 0401-0411. https://doi.org/10.47813/2782-2818-2022-2-4-0401-0411
Method of obtaining a composition for a protective oleophobic
coating in materials
T. J. Kadirov1, M. M. Chorieva2, F. U. Nigmatova1, M. A. Mansurova1
1 Tashkent Textile and Light Industry Institute, Tashkent, Uzbekistan 2Bukhara Engineering Technological Institute, Bukhara, Uzbekistan
Abstract. The article presents the main characteristics of composite materials used for coating textile materials. A new effective composition for obtaining an olephobic coating is proposed, including parts by weight: polyvinyl chloride-100, dioctyl phthalate 36-44, additional plasticizer ester based on oleic acid and isoamyl alcohol 12-16, mineral filler 28-32, stabilizer Na - polymer salt 6 -chlorine, 2-oxo, 3-benzoxazolylmethyl (meth)acrylate 0.1-0.3, vinylethynyldihydroxychlorosilane oleophobizer 0.1-0.5,
© Т. Ж. Кадиров, M. M. Чориева, Ф. У. Нигматова, M. A. Мансурова, 2022
0401
and pigment 0.09-0.13, which allows improving the quality of workwear resistant to action oils, fats and hydrocarbons.
Keywords: composite material, overalls, durability, oil, fat, hydrocarbon, dioctyl phthalate, ether, oleic acid, alcohol, stabilizer, salt, pigment.
For citation: Kadirov T. J., Chorieva M. M., Nigmatova F. U. & Mansurova M. A. (2022). Method of obtaining a composition for a protective oleophobic coating in materials. Modern Innovations, Systems and Technologies, 2(4), 0401-0411. https://doi.org/10.47813/2782-2818-2022-2-4-0401-0411
ВВЕДЕНИЕ
В химической технологии хлопчатобумажных материалов, в частности, при получении защитного олеофобного покрытия текстильного материала используют обработку материала раствором поливинилхлоридом, сложными эфирами жирных кислот, а также включают минеральный наполнитель, стабилизатор, винилэтинилдигидросихлорсилан и пигмент [1, 2].
Известна ПВХ композиция, содержащая поливинилхлорид и пластификатор [3]. Однако, данная композиция недостаточно устойчива к действию углеводородов. Также известна композиция для получения защитных покрытий методом макания в раствор композиции или нанесения на тканевую основу. Композиция содержит: ПВХ, диоктилфталат, минеральный наполнитель, стабилизатор, полиэтилсилоксановую жидкость и пигмент [4].
Однако, это композиция имеет низкую вязкость, что свидетельствует о недостаточном реагировании исходных ингредиентов между собой. В другой композиции для получения защитного покрытия используют кислото-, щелочоотталкивающую отделку и термостабилизацию [5].
Состав является технико-экономически невыгодным за счет нестабильности. Жизнеспособность композиции данного состава составляет не более 16 суток. Также недостаток данной композиции в том, что она имеет высокую степень вязкости и не обеспечивает достаточных защитных свойств поверхности при нанесении на ткань методом макания, а также фиксируется неустойчивое качество спецодежды при маслостойкости во время эксплуатации.
Более того, данная композиция не содержит необходимых компонентов, которые придают стабильность текстильным материалам к действию углеводородов, масел и жиров.
Содержащийся в известной композиции пластификатор - нафтенат натрия хорошо растворяется во многих органических растворителях, что представляет собой натриевое мыло нафтеновых кислот нефтепродуктов (углеводородов). В связи этим присутствие нафтената натрия в композиции для получения олеофобного защитного покрытия не желательно, т.к. нафтенат натрия, находящийся в текстильных материалах, может легко вымываться при загрязнении с собственным углеводородом, из которого был экстрагирован.
Следующим недостатком данной композиции является то, что натриевая соль 2-оксо, 3-бензоксазолил (мет) акрилат обладает менее стабилизирующим действием для олеофобной композиции, в связи с тем, что не имеет активных концевых элементов в бензоксальном кольце.
Еще одним недостатком указанной композиции является присутствие полиэтилсилоксановой композиции. Введении в состав композиции полиэтилсилоксановой жидкости (технический продукт ГКЖ-94) приводит к неравномерности распределения гидрофобизатора из-за высокой молекулярной массы, это приводит увеличению вязкости, что затрудняет диффундирование композиции в структуру ткани.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НОВОЙ ЭФФЕКТИВНОЙ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ОЛЕФОБНОГО ПОКРЫТИЯ
Для разработки удешевленного способа получения комплексной олеофобной и термостабилизирующей отделки с повышенными физико-механическими и химическими показателями, улучшения качества спецодежды, стойкой к действию масел, жиров и углеводородов, направленной и против теплового эффекта рекомендуется следующая композиция, включающая поливинилхлорид, диоктилфталат, дополнительный пластификатор, винилэтинилдигидроксихлорсилан, стабилизатор, пигмент, минеральный наполнитель, в качестве дополнительного пластификатора содержит сложный эфир на основе олеиновой кислоты и изоамилового спирта, в качестве стабилизатора - натриевую соль 6-хлор, 2-оксо-3-
бензоксазолилметил(мет)акрилата, в качестве минерального наполнителя бентонитовый мат. Соотношение компонентов (мас, ч.) приведено в таблице 1.
Таблица 1. Рекомендуемая композиция. Table 1. Recommended composition.
Поливинилхлорид 100
Диоктилфталат 36-44 Сложный эфир основе олеиновой кислоты и изоамилового
спирта 12-16
Бентонитовый мат 28-32 Na-соль полимера 6-хлор, 2-оксо-
Збензоксазолилметил (мет)акрилата 0,1-0,3
Винилэтинилдигидроксихлорсилан 0,1 -0,5
Пигмент 0,09-0,13
Предлагаемая композиция, в отличие от известной, обеспечивает защитные свойства поверхности ткани и содержит в качестве основного пленкообразователя поливинилхлорид, в качестве вспомогательного пленкообразователя винилэтинилдигидроксихлорсилан взамен полиэтилсилоксановой жидкости, содержит пластификатор диоктилфталат и дополнительный пластификатор сложный эфир на основе олеиновой кислоты и изоамилового спирта взамен нафтената натрия, минеральный наполнител - бентонитовый мат, в качестве стабилизатора натриевой соли полимера 6-хлор, 2-оксо, 3-бензоксазолилметил (мет)акрилата взамен натриевой соли полимера 2-оксо, 3-бензоксазолилметил (мет)акрилата.
В предлагаемой композиции, содержащей сложный эфир на основе олеиновой кислоты и изоамилового спирта, существенно сокращается расход дорогостоящего диоктилфталата, который хорошо смешивается с диоктилфталатом и способствует лучшей пластикации поливинилхлорида и диффузии минерального наполнителя и других ингридиентов, что также повышает эффект смешивания, который тем самым лучше обеспечивает пластификацию, а это влияет на качество специальной одежды.
Для получения сложного эфира, чтобы увеличить количество образующегося продукта и сместить равновесие реакции этерификации, более доступный продукт можно брать в избытке. При избытке спирта в реакцию может вступить практически вся кислота, но при большом количестве спирта выход сложного эфира уменьшается (см.
таблицу 2). Высокий выход сложного эфира на основе дистиллированных жирных кислот хлопкового соапстока и сивушного масла для композиции защитного олеофобного покрытия во втором варианте составляет 73 %.
Основные показатели сложного эфира на основе дистиллированных жирных кислот хлопкового соапстока и сивушного масла, необходимые для композиции защитного олефобного покрытия, представлены в таблице 2.
Таблица 2. Основные показатели сложного эфира на основе дистиллированных жирных кислот хлопкового соапстока и сивушного масла для композиции защитного
олефобного покрытия.
Table 2. Main indicators of ester based on distilled fatty acids of cottonseed soap and fusel oil
for a protective olephobic coating composition.
№ Наименование показателей Варианты
1 2 3
Мазеобраз- Мазеобраз- Мазеобраз-
1 Внешний вид ный, не ный, не ный, не
токсичен токсичен токсичен
2 Температура кипения, оС 116 117 117
3 Температура плавления, оС 14 17 16
4 Температура каплепадения, оС 20 21 22
5 Плотность г/см3 0,876 0,878 0,880
6 Кислотное число 24,53 22,47 20,12
7 Йодное число 31,6 31,9 31,8
8 Число омыления 193 202,5 212
Основная часть этих соединений находится в насыщенном состоянии 66,25%, а также в ненасыщенном состоянии 33,75% [6].
При получении силоксанов при применении винилэтинилдигидроксихлорсилана взамен полиэтилсилоксановой жидкости процесс синтеза может проводиться в этиловом эфире, бензоле, хлороформе или тетрогидрофуране [7].
Технология получения винилэтинилдигидроксихлорсилана включает
следующие стадии:
• сушка соответствующих растворителей и приготовление растворов реагирующих веществ;
• проведение реакции Гриньяра при интенсивном перемешивании при температуре 60-70 °С в течении 6,0-8,0 часов и затем охлаждение при эквимолекулярном соотношении реагирующих веществ;
• четырех-пятикратная отмывка реакционной смеси водой (для удаления выделившегося магнийхлорброма;
• отгонка растворителя;
• выделение целевого продукта вакуумной перегонкой;
• гидролиз продукта водой;
• очистка целевого продукта ректификацией.
Для сушки и очистки исходных реагентов и растворителей в реактор загружают необходимое количество этилового эфира (или бензола) и нагревают этиловый эфир до температуры кипения 74±2,0 0С (или бензола до 78±2,0 0С). Конденсат направляют в теплообменник, откуда перегнанный и очищенный этиловый эфир (или бензол) поступает в сборник-дозатор для дистиллятов.
ПРИМЕР ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИИ
В смеситель, снабженный механической мешалкой, заливают 48 масс.ч. диоктилфталата и 12 масс.ч. сложного эфира на основе дистиллированных жирных кислот хлопкового соапстока и сивушного масла. Смешивают 30 мин, затем заливают 0,1 масс. ч. винилэтинилдигидроксихлорсилана и смешивание продолжают ещё 45-50 мин. В смесь затем перемешиванием загружают 0,1 масс.ч. стабилизатора полимера натриевой соли 6-хлор, 2-оксо, -3-бензоксазолилметил(мет)акрилата, и через 30-35 мин вводят 100 масс.ч. ПВХ эмульсионного марки ПВХЕ-625ОЖ, непрерывное вращение мешалки продолжают ещё 60-70 мин. По истечении этого времени засыпают 0,09 масс.ч. тонкоизмельченного пигмента (по цвету) и 28 масс.ч. минерального наполнителя-бентонитового мата и далее перемешивание проводят еще 35-40 мин. По готовности композиция имеет однородную субстанцию, ее выгружают и затем загружают в краскотерку (или шаровую мельницу), где перетирают в течение 6-8 часов с последующей фильтрацией через сетку с размером отверстий н/б 100 мкм.
Таблица 3. Условия проведения для варианта 1. Table 3. Conditions for Option 1.
Вариант 1. Условия проведения. По примеру 1
Поливинилхлорид 100
Диоктилфталат 42
Сложный эфир основе олеиновой кислоты и
изоамилового спирта 14
Бентонитовый мат 30
Na - соль полимера 6-хлор,
2-оксо, 3-бензоксазолилметил (мет)акрилата 0,2
Винилэтинилдигидроксихлорсилан 0,3
Пигмент (по цвету) 0,11
Таблица 4. Условия проведения для варианта 2.
Table 4. Conditions for Option 2.
Вариант 2. Условия проведения. По примеру 2
Поливинилхлорид 100
Диоктилфталат 36
Сложный эфир основе олеиновой кислоты и
изоамилового спирта 16
Бентонитовый мат 32
Na - соль полимера 6-хлор,
2-оксо, 3-бензоксазолилметил (мет)акрилата 0,3
Винилэтинилдигидроксихлорсилан 0,5
Пигмент (по цвету) 0,13
Состав полученной композиции и результаты испытаний основных показателей приведены в таблице 5.
Таблица 5. Состав и результаты испытаний основных показателей полученной
композиции.
Table 5. Composition and test results of the main indicators of the resulting composition.
№ Состав компонентов и их основные показатели Примеры Аналог
1 2 3
1 Поливинилхлорид 100 100 100 100
2 Пластификатор: Диоктилфталат 48 42 36 52
Нафтенат натрия - - - 20
Сложный эфир основе олеиновой кислоты и изоамилового спирта 12 14 16 -
3 Минеральный наполнитель Бентонитовый мат 28 30 32 30
4 Стабилизатор № - соль полимера 2-оксо, 3- бензоксазолилметил (мет)акрилата - - - 0,5
№ - соль полимера 6-хлор, 2-оксо, 3-бензоксазолилметил (мет)акрилата 0,1 0,2 0,3 -
5 Силоксаны Полиэтилсилоксановая жидкость - - - 0,3
Винилэтинилдигидроксихлорс илан 0,1 0,3 0,5
6 Пигмент (по цвету) 0,09 0,11 0,13 0,11
7 Вязкость композиции, П 56 61 58 56
8 Жизнеспособность, сутки 17 18 18 16
9 Термостабильность, потеря массы в % при 250 оС 53 49 54 55
В предложенной композиции уменьшение количества исходных компонентов приводит к снижению вязкости, а увеличение количества исходных компонентов более рекомендованного значения приводит к жесткости и к сокращению жизнеспособности композиции.
Полученные результаты, приведенные в таблице 5, доказывают, что предложенная композиция имеет более высокие показатели по сравнению с известным составом-аналогом. В предложенной композиции высокая вязкость свидетельствует о наилучшем реагировании исходных компонентов с ПВХ, что подтверждает образование молекулярной массы ПВХ и композиции в целом по сравнению с аналогом.
В предложенной композиции методом макания обрабатывают изделия из ткани хлопчатобумажной арт. 365 и фланели арт.1638Г. После стекания излишек композиции изделия направляют на желирование.
Желирование проводят в термошкафу при температуре 1б0-180°С в течение 5-7
мин.
Одновременно предложенная композиция наносится на ткань толщиной 0,2 мм и подвергается термообработке при температуре 160-180°C в течение 2 мин. Расход композиции на 1м2 поверхности составляет 0,4 кг.
Данную технологию приготовления и нанесения олеофобной композиции для ткани можно осуществить на любых предприятиях текстильной или швейной промышленности, так как технология применения не требует дополнительных затрат и специального оборудования. Процесс нанесения можно производить в обычных условиях методом макания, нанесением как пульверизатором, так и валиком через раклю.
Защитные свойства предлагаемой композиции позволяют ее использовать для покрытия рукавиц, фартуков, специальной одежды, обеспечивая стойкость к действию нефти, масла и других углеводородов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разработана композиция для получения олеофобного покрытия, включающая поливинилхлорид, диоктилфталат, дополнительный пластификатор, минеральный наполнитель, стабилизатор, олеофобизатор и пигмент, отличающаяся тем, что она содержит в качестве дополнительного пластификатора сложный эфир на основе олеиновой кислоты и изоамилового спирта, в качестве стабилизатора - Na-соль полимера 6-хлор, 2-оксо, 3-бензоксазолилметил (мет)акрилата, в качестве олеофобизатора - винилэтинилдигидроксихлорсилан, при следующем соотношении компонентов, мас.ч. (см. таблицу 1).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[1] Кумпан Е. В., Хамматова В. В. Новая технология повышения защитных свойств швейных изделий специального назначения. Вестник Казанского технологического университета. 2013; 16(17): 142-144.
[2] Николаенко Г.Р., Кулевцов Г.Н. Особенности условий эксплуатации одежды и обуви специального назначения и предъявляемые к ним требования. Вестник Казанского технологического университета. 2014; 17(5): 60-66.
[3] Овчинников Ю.В. и др. Поливинилхлоридная композиция. Патент SU 487090; 1973.
[4] Сацук Э.Н., Чигиринова Т.Л. Композиция для получения для защитного покрытия. Патент RU 2101314 C1; 1995.
[5] Композиция для получения защитного покрытия. Патент Республики Узбекистан UZ IAP 054443; 2017.
[6] Кодиров Т.Ж., Шамсиева М.Б., Каттатев Н.Т., Жумаева Г.Т., Абдурахмонова П.Э. Способ получения препарата для жирования. Патент изобретение Республики Узбекистан UZ IAP 05888; 2019.
[7] Одежда специальная для защиты работающих от воздействия нефти и нефтепродуктов. ГОСТ 12.4.310-2016. Москва; 2017.
REFERENCES
[1] Kumpan E. V., Hammatova V. V. Novaya tekhnologiya povysheniya zashchitnyh svojstv shvejnyh izdelij special'nogo naznacheniya. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2013; 16(17): 142-144.
[2] Nikolaenko G.R., Kulevcov G.N. Osobennosti uslovij ekspluatacii odezhdy i obuvi special'nogo naznacheniya i pred"yavlyaemye k nim trebovaniya. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2014; 17(5): 60-66.
[3] Ovchinnikov Yu.V. i dr. Polivinilhloridnaya kompoziciya. Patent SU 487090; 1973.
[4] Sacuk E.N., Chigirinova T.L. Kompoziciya dlya polucheniya dlya zashchitnogo pokrytiya. Patent RU 2101314 C1; 1995.
[5] Kompoziciya dlya polucheniya zashchitnogo pokrytiya. Patent Respubliki Uzbekistan UZ IAP 054443; 2017.
[6] Kodirov T.ZH., SHamsieva M.B., Kattatev N.T., ZHumaeva G.T., Abdurahmonova P.E. Sposob polucheniya preparata dlya zhirovaniya. Patent izobretenie Respubliki Uzbekistan UZ IAP 05888; 2019.
[7] Odezhda special'naya dlya zashchity rabotayushchih ot vozdejstviya nefti i nefteproduktov. GOST 12.4.310-2016. Moskva; 2017.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Кадиров Тулкин Жумаевич, д.т.н., профессор, Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности, Ташкент, Узбекистан
Чориева Мухаббат Мухамматовна,
докторант, Бухарский инженерно-технологический институт, Бухара, Узбекистан
E-mail: chorieva.78@list.ru
Tulkin J. Kadirov, Doctor of Technical Sciences, Professor, Tashkent Textile and Light Industry Institute, Tashkent, Uzbekistan
Mukhabbat M. Chorieva, doctorant, Bukhara Engineering Technological Institute, Bukhara, Uzbekistan
E-mail: chorieva.78@list.ru
Нигматова Фотима Усмановна, д.т.н., профессор, Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности, Ташкент, Узбекистан
Мансурова Муниса Анварова, д.т.н., профессор, Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности, Ташкент, Узбекистан
Fotima U. Nigmatova, Doctor of Technical Sciences, Professor, Tashkent Textile and Light Industry Institute, Tashkent, Uzbekistan
Munisa A. Mansurova, Doctor of Technical Sciences, Professor, Tashkent Textile and Light Industry Institute, Tashkent, Uzbekistan
Статья поступила в редакцию 25.10.2022; одобрена после рецензирования 05.11.2022;
принята к публикации 07.11.2022. The article was submitted 25.10.2022; approved after reviewing 05.11.2022; accepted for
publication 07.11.2022
