CC BY
8зованных электронов - специальный тип полупроводниковой пластинки в виде комбинации p-GaAs и p-InGaAs с оптически прозрачным оммическим контактактом. Многослойная система с суммарной толщиной слоев не превышающей длину диффузии спинов электронов (~20нм) может быть электролитически нанесена на n-GaAs [17].
Работа выполнена при частичном финансировании по проекту INTAS'97 N0553.
ЛИТЕРАТУРА
1. Федосюк В.М., Касютич О.И. Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиотехники. 1997. N4. С.59-65.
2. Федосюк В.М., Касютич О.И. Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиотехники. 1997. N8. С.71-78.
3. Schwarzacher W., Lashmore D.S. IEEE Trans. On Magn. 1996 (Review article), V.32. P.3133.
4. Bird V.D., Schlesinger D. J.Electrochem.Soc. 1995. V.142. L65.
5. Schwarzacher W., Lashmore D.S. IEEE Trans. On
Magn. 1996. V.32. P.2133-2147.
6. Alper M. et al. J.Appl.Phys.Lett. 1993. V.69. P.2144-2149.
7. Alper M., Thesis Ph. D. University of Bristol. UK. 1995. 230 p.
8. Alper M. et al. J.Magn. and Magn. Mater. 1993. N.126. P.8-15.
9. Monsma D.J. Phys.Rev.Lett. 1995. N.74. P.5260-5965.
10. Maruyama T. Phys.Rev.Lett. 1991. N66. P.2376-2383.
11. Kasyutich O.I., Fedosyuk V.M. Phys.Stat.Sol.(a), 1997. V.126. N2. P.631-642.
12. Scherb G., Koeb D.M. J. Electroanalytical Chemistry. 1995. N396. P.151-159.
13. Fielho S.G.D.S., Pasa A.A., Hasenach C.M. J. Microelectronic Engineering. 1997. N33. P.1182-1189.
14. Tadano A., Aogahi R. J. Chem.Phys. 1997. V.106. N4. P.6138-6145.
15. Allongue P., Souteyrand E. J.Electroanalytical Chem. 1993. V.362. P.7987-7998.
16. Sato T. et al. J.Appl.Phys. 1997. V.36. P.1810-1817.
17. ©egocroK B.M., LUiiapiunt'i) B. Kacroran O.H.
1998.
УДК 678.019.232:677.04
Н.П. ПРОРОКОВА, С.Ю. ВАВИЛОВА, Ю.А. КАЛИННИКОВ, В.Н. ПРОРОКОВ
ОЦЕНКА ВЫРАВНИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПРЕПАРАТА ИВЛАН-2 С ПОМОЩЬЮ ДИФФУЗИОННО-СОРБЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ КРАСИЛЬНЫЙ РАСТВОР-ПОЛИЭФИР
(Институт химии растворов РАН, г. Иваново)
Для оценки влияния препарата Ивлан-2 на равномерность окраски, формируемой на полиэфирной нити при крашении её в паковках, определены диффузионно-сорбционные характеристики системы красильный раствор - полиэфир: моменты кинетических кривых сорбции, коэффициенты распределения и диффузии дисперсных красителей. Рекомендованы оптимальные концентрации препарата.
На основании проводимых в течение ряда лет в ИХР РАН исследований процессов периодического крашения полиэфирных волокнистых материалов дисперсными красителями разработан комплексный препарат Ивлан-2 (интенсификатор-выравниватель для крашения лавсана). В настоящей работе исследовалось влияние препарата на равномерность окраски, формируемой на полиэфирной нити при крашении её в паковках.
Равномерность окраски волокнистого материала зависит от скорости сорбции и диффузии красителя, от интенсивности его миграции внутри паковки [1]. Ранее показано, что Ивлан-2 способствует активному перераспределению сорбированного полимером красителя между слоями полиэфир-
ных нитей [2]. Для получения полной информации об эффективности использования препарата в качестве выравнивателя необходимо также оценить его влияние на диффузионно-сорбционные свойства системы красильный раствор - полиэфир. С этой целью определяли такие характеристики системы, как моменты кинетических кривых сорбции, коэффициенты распределения и диффузии дисперсных красителей в полиэфире.
Для сравнения также оценивали названные показатели в присутствии выравнивателя, хорошо зарекомендовавшего себя в производстве при крашении полиэфирных нитей в паковках по способу «Рапид колор», представляющего собой смесь 1 г/л выравнивателя - Эганаля W4027 с 1 г/л
переносчика - Ремоля НТ. В работе использовали красители дисперсный синий 2 пэ и дисперсный рубиновый пэ. Они отличаются по химическому строению и выравнивающей способности: первый относится к числу антрахиноновых и характеризуется низкой выравнивающей способностью, второй является азокрасителем и имеет высокую выравнивающую способность. Исследования проводили для интервала концентраций препарата Ив-лан-2 0...3,0 г/л при температуре 135оС. Крашение осуществляли в термостатируемых герметичных стаканах из нержавеющей стали при концентрации красителя 0,3 г/л. Скорость подъема температуры - 2оС/мин, модуль ванны 150.
Для оценки влияния Ивлана-2 на скорость сорбции и диффузии красителей в полиэфир определяли моменты кинетических кривых сорбции дисперсных красителей в присутствии препарата Ивлана-2, а также коэффициенты диффузии красителей. Названные характеристики рассчитывали на основании экспериментальных данных, полученных методом многослойных мембран [3].
Высокая скорость сорбции красителя на границе раздела фаз красильный раствор-полиэфир является одним из основных факторов, способствующих формированию неравномерной окраски волокнистого материала. В настоящей работе этот показатель оценивали с помощью интегральной характеристики сорбции - моментов кинетических кривых сорбции М. Их рассчитывали на основании кинетических кривых сорбции первым слоем полиэфирной мембраны по формуле [3]:
л, 1 7 дС,
М = — [ г— Л,
С7 0 а '
где с7 - равновесная концентрация красителя в полимере; г - температура.
На рис. 1 в качестве примера представлены кинетические кривые сорбции полиэфирным материалом красителей дисперсного синего 2 пэ (кр. 1 и 1*) и дисперсного рубинового пэ (кр. 2 и 2*) для крашения при температуре 135оС, соответственно, по ходовой технологии и в присутствии Ивлана-2. Диаграмма на рис. 2 позволяет сопоставить рассчитанные на основании экспериментальных данных моменты сорбции красителей для различных температур и концентраций ТВВ. При оценке результатов следует учитывать, что слишком высокие моменты сорбции красителя приводят к появлению неравномерности окраски, а малые величины свидетельствуют о снижении на-крашиваемости полиэфира. Таким образом, оптимальные значения моментов сорбции должны быть близки к соответствующим характеристикам композиции, используемой в ходовой технологии. Для красителя дисперсного синего 2 пэ такими являются моменты сорбции раствора, содержащего
1,0..2,0 г/л Ивлана-2, для красителя дисперсного рубинового - 0,5.. .2,0 г/л.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 Время, мин.
Рис. 1. Кинетические кривые сорбции дисперсных красителей первым слоем полиэфирной мембраны при крашении при температуре 135оС по различным технологиям. 1 - дисперсный синий 2 пэ (ходовая технология); 1* - дисперсный синий 2 пэ (1,5 г/л Ивлан-2); 2 - дисперсный рубиновый пэ (ходовая технология); 2* - дисперсный рубиновый пэ (1,5 г/л Ивлан-2).
1 2 3 4
1 2 3 4
g J
£ «
Г
Краситель дисперсный синий 2 пэ
Краситель дисперсный рубиновый пэ
Рис.2. Влияние ТВВ на моменты кинетических кривых сорбции красителей полиэфирным материалом. 1 - Ивлан-2, 0 г/л; 2 - Ивлан-2, 0,5 г/л; 3 - Ивлан-2, 1,0 г/л; 4 - Ивлан-2, 1,5 г/л; 5 - Ивлан-2, 2,0 г/л; 6 - Эганаль Ш4027 - 1 г/л, Ремоль НТ - 1 г/л.
Поверхностно-активные вещества могут образовывать с красителями устойчивые сольват-ные соединения, следствием чего является увеличение содержания красителя в остаточной ванне и снижение его выхода на волокно. Для оценки степени полезного использования красителя в системе применяли коэффициент распределения Г, определяемый по уравнению Генри-Нернста [4] и характеризующий отношение концентрации красителя в пленке, окрашенной в течение 360 мин, к концентрации красителя в остаточной ванне:
Г = —Л ср'
где сп - концентрация красителя в пленке, г красителя / кг пленки; ср - концентрация красителя в остаточной ванне, г красителя / кг раствора.
Значения коэффициентов распределения
5 6
5 6
0
красителей дисперсного синего 2 пэ и дисперсного рубинового пэ при разном содержании Ивлана-2 в красильной ванне приведены на рис. 3. Из рисунка следует, что в присутствии ходовой композиции ТВВ и Ивлана-2 в высоких концентрациях наблюдается снижение степени полезного использования красителей, но использование Ивлана-2 в количестве 0,5... 1,5 г/л практически не снижает выход на волокнистый материал дисперсного синего 2 пэ, 0,5.2,5 г/л - дисперсного розового пэ.
1 2 3 4 5 6 7
1 2 3 4 5 6 7
Краситель дисперсный синий 2 пэ
Краситель дисперсный рубиновый пэ
Рис. 3. Влияние ТВВ на коэффициенты распределения красителей. 1 - Ивлан-2, 0 г/л; 2 - Ивлан-2, 0,5 г/л; 3 - Ивлан-2, 1,0 г/л; 4 - Ивлан-2, 1,5 г/л; 5 - Ивлан-2, 2,0 г/л; 6 - Ивлан-2, 3,0 г/л;
7 - Эганаль Ш4027 - 1 г/л, Ремоль НТ - 1 г/л.
Коэффициенты диффузии Б дисперсных красителей рассчитаны по кривым распределения красителей по слоям многослойной пленочной полиэфирной мембраны при крашении её в течение 360 мин [3]:
X
(С=С
= 0,964,
ет достаточно полно охарактеризовать способность препарата выравнивать окраску полиэфира и определять оптимальную концентрацию препарата, позволяющую обеспечить достижение равномерной и интенсивной окраски полиэфирного волокнистого материала. На основании проведенных исследований рекомендовано использовать Ивлан-2 для крашения полиэфира по периодическому высокотемпературному способу в концентрации 1.1,5 г/л.
25'
20'
15'
10
20
30
40
50
60
70
Х-10-6, м
Рис. 4. Кривые распределения красителей по слоям полиэфирной мембраны в присутствии 1,5 г/л Ивлана-2 (температура крашения 135оС, продолжительность 360 мин.). 1 - краситель дисперсный синий 2 пэ; 2 - краситель дисперсный рубиновый пэ.
1,2
0,9
0,3
где X - расстояние, на которое проник краситель, при достижении половины равновесной сорбции; с -концентрация красителя на данной глубине проникновения; 1 - время крашения.
На рис. 4 в качестве примера приведены характерные кривые распределения красителей по слоям многослойной мембраны в присутствии Ивлана-2, на диаграмме 5 представлены расчетные значения коэффициентов диффузии. Известно, что высокие значения коэффициентов диффузии свидетельствуют о возможности формирования на волокнистом материале неравномерной окраски, однако существенное их снижение может привести к уменьшению выхода красителя на волокно. Наиболее близкими по значениям к оптимальным являются коэффициенты диффузии красителя из системы, содержащей Ивлан-2 в количестве 1,5 г/л (для дисперсного синего 2 пэ) и 0,5.1,0 г/л (для дисперсного рубинового пэ).
Суммируя приведенные выше данные, следует отметить, что комплекс следующих показателей: моментов сорбции, коэффициентов распределения и коэффициентов диффузии красителя позволя-
Краситель дисперсный синий 2 Краситель дисперсный пэ рубиновый пэ
Рис.5. Влияние различных ТВВ на коэффициенты диффузии
красителей. 1 - Ивлан-2, 0 г/л; 2 - Ивлан-2, 0,5 г/л; 3 - Ивлан-2, 1,0 г/л; 4 - Ивлан-2, 1,5 г/л; 5 - Ивлан-2, 2,0 г/л; 6 - Ивлан-2, 3,0 г/л; 7 - Эганаль W4027 - 1 г/л, Ремоль НТ - 1 г/л.
ЛИТЕРАТУРА
1. Смирнова О.К., Пророкова Н.П. // Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева. 2002. С. 88-95.
2. Пророкова Н.П., Вавилова С.Ю., Калинников
Ю.А. //Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2003. Т. 46. Вып. 1. С. 108 - 111.
3. Технологические расчеты в химической технологии волокнистых материалов: Уч. пособие для текстильных вузов / Л.И. Беленький, Ц.Я. Росинская, Б.Н. Мельников и др. /Под ред. Л.И. Беленького.-2 изд.-М.: Высшая школа. 1985. - 240 с.
4. Белокуров С.Г. Теоретическое обоснование и разработка процесса крашения полиэфирных тек-стурированных нитей в паковках. Дисс. ... канд. техн.наук.- Иваново. 1991. -171с.
10
5
0
0,6
0
