Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Отделочные и печати на текстиле


Технологии/Отделочные и печати на текстиле/Окрашивание волокнообразующих полигетероариленов на этапах переработки от синтеза до текстильных изделий

Окрашивание волокнообразующих полигетероариленов на этапах переработки от синтеза до текстильных изделий

24 августа 2006
Технический текстиль №13, 2006

Дянкова Тамара Юрьевна

 Область применения арамидных волокнистых материалов включает широкий ассортимент текстильных материалов и изделий. Это, прежде всего, одежда для пожарных, металлургов, сварщиков, лесорубов и работников других профессий, связанных с риском травмирования; снаряжение спасателей, верхолазов, альпинистов; средства коллективной и индивидуальной защиты; спортивные изделия; интерьерные материалы для всех видов транспорта и общественных зданий. В последние годы проводятся исследования по созданию текстильных матери?лов для одежды: курток, костюмов, плащей.

Сдерживающим фактором дальнейшего расширения сферы использования российских арамидных нитей: СВМ, русар, армос, тверлана - являются специфические свойства, в том числе неоднородность структуры и наличие естественной цветности, что затрудняет получение интенсивных и равномерных окрасок широкой цветовой гаммы.

В то же время предложено большое разнообразие способов колорирования, пригодных для промышленной реализации с использованием водорастворимых и нерастворимых красителей из водных и неводных сред. При всем многообразии известных составов и режимов отделки арамидных волокнистых материалов трудно найти те из них, которые соответствовали бы реальным возможностям отечественной производственной базы, с одной стороны, и отвечали бы требованиям экологии, с другой. Реализация существующих способов крашения и набивки в большинстве случаев связана с возможной существенной потерей эксплуатационных свойств.

Вместе с тем, изучение физико-химических свойств, определяющих поведение волокон этого класса в процессах отделки, показывает, что их особенности - специфика надмолекулярной структуры, а также сверхвысокие механические и термические характеристики, накладывающие определенные ограничения на выбор составов и режимов отделки и рассматриваемые в качестве факторов, затрудняющих интенсификацию соответствующих процессов, - могут быть использованы в определенных условиях для достижения высоких показателей фиксации красителей и отделочных препаратов на волокне.

Высокая прочность, модуль упругости, достигающий 1400...14500 кгс/мм2, при плотности волокна 1,44 г/см3 позволяет использовать возможности интенсификации процесса благодаря применению высоких температур в присутствии текстильно-вспомогательных веществ под натяжением. Допустимые температуры эксплуатации 275 ...300°С и устойчивость к термоокислению (КИ=38...42%) создают предпосылки для реализации высокотемпературных режимов фиксации красителей и отделочных препаратов. Имеющийся опыт колорирования подтверждает целесообразность сочетания данного подхода и новейших достижений в области текстильной химии для удовлетворения возросших требований к качеству готовых изделий.

Изучение вопросов сорбции и фиксации красителей арамидными волокнами требует исследования особенностей поведения полимерного материала, связанных как с его гидрофильными свойствами, так и со способностью сохранять физико-механические характеристики на уровне исходной нити в условиях процессов отделки. Выяснение природы амфотерности ароматических гетероциклических полиамидов, механизмов сольватации активных функциональных групп и участков полимера даст необходимые сведения для разработки научно-обоснованных?технологий подготовки, крашения, печатания и придания специфических свойств (гидрофобных, огнезащитных) с сохранением ценных эксплуатационных характеристик на уровне исходной нити.

Нами разработаны:
- общие подходы к выбору среды и интенсифицирующих агентов, используемых в композиции с красителями и отделочными препаратами на основе изучения влияния эффектов комплексообразования между полимером и ТВВ на важнейшие потребительские свойства материала: механическую прочность, термостабильность, устойчивость к термоокислению в условиях периодических и непрерывных способов отделки;
- механизм взаимодействия красителей разных классов и ТВВ с волокнообразующим полимером;
- способы колорирования и заключительной отделки волокнистых материалов на основе ароматических гетероциклических полиамидов, осуществляемые в индивидуальных и совмещенных процессах комплексной отделки.

Среди технологий отделки термостойких высокопрочных арамидных материалов можно выделить несколько способов, нашедших практическое применение: крашение на этапе синтеза полимера; крашение арамидных нитей пигментами на стадии термовытяжки; нанесение красителя в композиции со связующим и пленкообразующим препаратами перед термовытяжкой нитей; совмещенный способ крашения и заключительной отделки тканей; крашение полотен по способу «Термозоль» с использованием интенсификаторов; крашение нитей, пряжи, тканей при температурах 97...120°С в присутствии интенсификаторов на красильно-роликовых машинах и аппаратах, работающих под давлением.

В отличие от полиарамидных и полибензимидазольных волокон полиимидные характеризуются низким влагопоглощением и не окрашиваются из водных сред без разрушающего воздействия агрессивных интенсифицирующих агентов либо использования высокотоксичных органических растворителей. При выборе способа крашения ПИ волокон заслуживают внимания методы получения окрашенных нитей путем введения красителя на стадии синтеза полимера не только как наименее затратные, но и как обусловливающие расширение цветовой гаммы окрасок, достижение специфических эффектов (флуоресценции, мерцания, светопоглощения, матовости и др.). Кроме того, использование устойчивых форм органических и минеральных пигментов позволяет расширить температурный диапазон эксплуатации изделий с маркирующей окраской. Для этой цели могут быть использованы хромофорсодержащие вещества органического и минерального происхождения.

Крашение при термической вытяжке свежесформованных нитей отличается простотой технологического оформления. Бескатализаторные пигментные композиции, содержащие латекс на основе бутадиена и винилиденхлорида (30:70), испытаны в производственных условиях. Показатели качества окрашенных комплексных нитей СВМ и аримид, измеренные в соответствии с ТУ и приведенные, соответствуют уровню эксплуатационных свойств неокрашенных нитей по прочности, термостойкости, огнезащитным свойствам.1

Методами ИК-спектроскопии и ДТА нами установлено наличие химического взаимодействия между полимерами связующего и волокна. Определение энергии активации термоокислительной деструкции образцов волокна СВМ, исходных и обработанных ДВХБ-70, производили по методу Мецгера-Горвица и соотношения Броидо.

Результаты вычислений показали, что энергия активации, составляющая для исходного волокна 295 кДж/г, у обработанных нитей повышается с увеличением содержания связующего и достигает при оптимальной концентрации 330 кДж/г. Изменения в ИК-спектрах обработанного волокна проявляются в интенсивном поглощении в области 1425 см-1, относящемся к колебаниям -N=C< гетероцикла, и исчезновении полосы 1360 см-1 в связи с перераспределением электронной плотности в имидазоле при отщеплении протона. Это подтверждается результатами элементного анализа по Шёнигеру, данными титрования экстрактов образцов волокна.

Изменения в сопряженной структуре, включающей в себя бензольные кольца, отражаются на смещении частоты деформационных колебаний СН-групп 1,4-замещенного бензольного кольца (1195...1185 см-1) при вытеснении связанной минеральной кислоты с активных гетероатомов.

Ослабление и полное исчезновение полос поглощения, характерных для бутадиенвинилиденхлоридного связующего, групп СН2=СН- с частотами 3077, 1480, 988 и 910 см-1 свидетельствует о раскрытии двойной связи. Отсутствие полосы 1204 см-1, соответствующей колебаниям групп С-Cl2 винилиденхлорида, и смещение полос поглощения 756, 657, 603, 565, 530, 454 см-1 в область низких частот обусловлены появлением групп С-Сl, что подтверждается данными микроанализа по определению содержания хлора в термообработанных пленках связующего и в термовытянутых волокнах с фиксированной пленкой. На основании проведенных ИК-спектрофотометрических исследований можно предположить взаимодействие полигетероарамида (ПГА) и ДВХБ по реакции:
(ПГА)-NH + Cl -R-Cl → (ПГА)-N - RCl + HCl.

Использование ДВХБ-70 и близких ему по свойствам ЛНТ, ВХВД способно обеспечить прочную фиксацию пигмента и пленки связующего. Последняя при отсутствии термореактивного аминоформальдегидного препарата может удерживаться на волокне взаимодействиями химической природы.

Интерес к непрерывным способам крашения термостойких материалов из полиарамидов вызван преимуществами в сравнении с периодическими режимами отделки нитей, трикотажных полотен, тканей. Помимо достижения более высокой производительности непрерывные технологии подготовки, крашения и заключительной отделки материала позволяют в ряде случаев повысить качество отделки при сохранении и улучшении ценных свойств волокна.

Выявлены составы для крашения модифицированными формами дисперсных красителей по способу «Термозоль», оказывающие стабилизирующее действие на эффекты гидро-олеофобизации тканей при нанесении фторакриловых препаратов.

Вопрос об использовании интенсифицирующих агентов в периодических способах крашения остается дискуссионным. С одной стороны, имеется тенденция к замене химических средств интенсификации термическими. С другой стороны, все большая роль отводится снижению температуры, в этом плане значение интенсификаторов возрастает.

Многие из предложенных интенсификаторов при их эффективном влиянии на повышение накрашиваемости волокна проявляют и негативные свойства: они токсичны, обладают резким запахом, меняют тон либо светостойкость окрасок, возгоняются, конденсируются на холодных поверхностях оборудования, приводят к образованию пятен.

Наиболее перспективными, на наш взгляд, являются:
-композиции катионных и дисперсных красителей и поверхностно-­активных веществ2, 3, 4
- применение ароматических карбоновых кислот и продуктов модификации дисперсных антрахиноновых красителей.

Показатели устойчивости окраски могут быть повышены благодаря последующей заключительной отделке. Следует отметить увеличение прочности окрашенной ткани относительно исходного материала на стадии сушки и термической фиксации отделочных композиций в условиях натяжения ткани на сушильно-ширильной раме.

ПРИМЕЧАНИЯ

1 А.с. 1175199. А.С. 1765269, Федорова Н.С., Дянкова Т. Ю., Громов В. Ф. и др. Композиция для крашения текстильных материалов пигментами.

2 А.с. 1175199. Дянкова Т. Ю., Козлова И. В. и др. Способ крашения  волокон на основе  полиамидогетероарилена А.С. 1175199 // Бюллетень изобретений. - № 31 - С. 112, опубл. 22.04.85.

3 Патент РФ № 2158793 Дянкова Т. Ю. и др. Композиция для крашения материалов на основе ароматических гетероциклических волокон // Бюллетень изобретений. - №31. - 2000 г..: МКИ  D  06 P 1/44.

4 Патент РФ № 22238356 Дянкова Т. Ю., Дащенко Н. В., Михайловская А. П., Новоселов Н. П., Окуловская Н. В., Козырина Т. Г., Макаревич Т. В., Демичев А. В. Композиция для крашения арамидных волокнистых материалов, 2004 г.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ