способ модификации шерстяных текстильных материалов
Классы МПК: | D06M14/08 на материалах синтетического происхождения D06M15/327 из ненасыщенных спиртов или их сложных эфиров |
Автор(ы): | Васильева Валентина Дмитриевна (RU), Дербишер Вячеслав Евгеньевич (RU), Ковалец Инга Юрьевна (RU), Алейникова Тамара Петровна (RU), Дербишер Евгения Вячеславовна (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-02-22 публикация патента:
20.03.2007 |
Изобретение относится к текстильному отделочному производству и может быть использовано для улучшения устойчивости шерстяных текстильных материалов к усадке и истиранию. Способ заключается в обработке материала раствором винилового мономера в присутствии инициатора с последующей промывкой и сушкой, причем в качестве инициатора используют поливиниловый эфир -оксиэтил-трет-бутилпероксида общей формулы
где n=4-5, при массовом соотношении винилового мономера и инициатора (1-5):1 при температуре 95-100°С. В качестве винилового мономера используют мономер, выбранный из группы: акриламид, метакриламид, метилолакриламид. Изобретение обеспечивает улучшение комплекса свойств модифицированных шерстяных текстильных материалов за счет повышения устойчивости к усадке и истиранию и упрощение способа модификации за счет уменьшения количества стадий обработки. 1 табл.
Формула изобретения
Способ модификации шерстяных текстильных материалов путем обработки раствором винилового мономера в присутствии инициатора с последующей промывкой и сушкой, отличающийся тем, что в качестве винилового мономера используют мономер, выбранный из группы акриламид, метакриламид, метилолакриламид, в качестве инициатора используют поливиниловый эфир -оксиэтил-трет-бутилпероксида общей формулы
где n=4-5,
при массовом соотношении винилового мономера и инициатора (1-5):1, а обработку проводят при температуре 95-100°С в течение 60 мин.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к текстильному отделочному производству и может быть использовано для улучшения устойчивости шерстяных текстильных материалов к усадке и истиранию.
Известен способ придания малоусадочности шерстяным полотнам и изделиям, включающий хлорирование, антихлорирование, обработку водным раствором реакционноспособной полиамидэпихлоргидринной смолы (продукта взаимодействия полиамида и эпихлоргидрина), обработку мягчителем и последующую сушку [Ковтун Л.Г. Технология отделки трикотажа. - М.: Легпромбытиздат, 1990. - С.311-312].
Однако данный способ отделки не обеспечивает высокую устойчивость обработанного материала к истиранию и является достаточно сложным, так как состоит из нескольких стадий обработки.
Известен также способ придания малоусадочности шерстяным материалам, основанный на обработке раствором полиэтиленимина или его производных с добавкой в качестве сшивающего агента эпихлоргидрина, высушивании и термообработке [Ковтун Л.Г. Технология отделки трикотажа. - М.: Легпромбытиздат, 1990. - С.311].
Данный способ предусматривает на заключительной стадии высокотемпературную обработку материала, что приводит к частичной деструкции и пожелтению шерстяного материала.
Кроме того, известен способ отделки текстильных материалов из шерсти путем промывки, отбелки, обработки в ванне, содержащей водную дисперсию акрилатного сополимера и, в качестве катализаторов отверждения, катионную водорастворимую полиаминоэпихлоргидриновую и (или) полиэтилениминовую смолы [Патент Великобритании №475793, кл. D 06 М 15/36, опубл. БИ №24, 1975].
Недостатком данного способа является невысокая устойчивость обработанного материала к истиранию, а также его многостадийность.
Наиболее близким к предлагаемому является способ отделки текстильных материалов из белковых волокон, в основе которого лежит использование реакции привитой сополимеризации виниловых мономеров к кератину шерсти в присутствии инициатора. Способ заключается в обработке шерстяного текстильного материала раствором акрилонитрила (70 г/л) в присутствии серной кислоты (0,2 г/л) с последующим добавлением инициатора - ванадиевой кислоты (0,3 г/л) при температуре 60°С в течение 1-1,25 часа [Лабораторный практикум по химической технологии волокнистых материалов. - М.: Легкая индустрия, 1976. - С.339-340].
Недостатком данного способа является невысокий эффект устойчивости обработанного шерстяного материала к усадке и истиранию.
Задачей предлагаемого способа является разработка способа модификации шерстяных текстильных материалов, позволяющего улучшить комплекс свойств за счет повышения устойчивости к усадке и истиранию при упрощении самого способа модификации.
Техническим результатом является улучшение комплекса свойств модифицированных шерстяных текстильных материалов за счет повышения устойчивости к усадке и истиранию и упрощение способа модификации за счет уменьшения количества стадий обработки.
Технический результат достигается в способе модификации шерстяных текстильных материалов путем обработки раствором винилового мономера в присутствии инициатора с последующей промывкой и сушкой, причем в качестве винилового мономера используют мономер, выбранный из группы: акриламид, метакриламид, метилолакриламид, в качестве инициатора используют поливиниловый эфир -оксиэтил-трет-бутилпероксида общей формулы
где n=4-5, при массовом соотношении мономера и инициатора (1-5):1 при температуре 95-100°С в течение 60 мин.
Поливиниловый эфир -оксиэтил-трет-бутилпероксида представляет собой продукт взаимодействия
-хлорэтил-трет-бутилпероксида (
-ХЭТБП) с поливиниловым спиртом, получаемый в результате реакции в соответствии со следующей схемой:
где n=4-5.
Синтез поливинилового эфира -оксиэтил-трет-бутилпероксида осуществляли в реакторе в среде хлороформа при соотношении
-ХЭТБП и поливинилового спирта 1:5 (моль). Реакционную массу перемешивали при температуре 75-80°С в течение 3,5 часов. Хлористый водород из реакционной массы выдували сухим азотом в раствор гидроксида натрия.
После проведения синтеза реакционную смесь промывали сначала 15%-ным водным раствором гидрокарбоната натрия до нейтральной реакции, затем водой. Полученный хлороформенный раствор продукта сушили над безводным сульфатом магния, затем в вакууме удаляли растворитель.
Молекулярная масса полученного продукта (поливинилового эфира -оксиэтил-трет-бутилпероксида) равна 45000-50000. ИК-спектроскопический анализ позволил идентифицировать соответствующие фрагменты в структуре соединения. Степень замещения -ОН групп составила 10-15%.
Поливиниловый эфир -оксиэтил-трет-бутилпероксида растворим в воде при температуре 60°С, обладает повышенной термической стабильностью, а также низкой токсичностью.
Термораспад поливинилового эфира -оксиэтил-трет-бутилпероксида начинается при температуре 95°С по связям O-O с образованием следующих радикалов:
Образовавшиеся метильные и полимерные радикалы в присутствии винилового мономера инициируют образование полимерных макрорадикалов и их прививку к кератину шерсти, что обеспечивает формирование и прочное удерживание на поверхности текстильного материала модифицирующего слоя полимера.
Таким образом, новизна предлагаемого способа модификации состоит в том, что поливиниловый эфир -оксиэтил-трет-бутилпероксида, представляющий собой полимерный пероксид, являясь инициатором радикального механизма полимеризации винилового мономера и химического взаимодействия (прививки) образующихся полимерных макрорадикалов с текстильным материалом, вместе с тем одновременно входит в состав образуемого модифицирующего слоя полимера. В результате упрощается технология модификации, сокращаясь до одной стадии обработки, а на поверхности материала образуется прочно закрепленный, сглаживающий поверхность шерстяного волокна тонкий слой полимера, придающий ему повышенную несвойлачиваемость и, как следствие, высокую устойчивость к усадке и истиранию.
Температура обработки по предлагаемому способу (95-100°С) определяется началом термораспада полимерного пероксида. Заявляемое соотношение мономера и инициатора (от 1:1 до 5:1) позволяет получать на поверхности полимерную пленку с требуемыми свойствами.
Общий способ модификации шерстяных текстильных материалов заключается в обработке материала водным раствором винилового мономера из ряда: акриламид, метакриламид, метилолакриламид, и поливинилового эфира -оксиэтил-трет-бутилпероксида общей концентрации 60-70 г/л при массовом соотношении мономера и инициатора от 1:1 до 5:1 (при модуле ванны М 1:30) при температуре 95-100°С в течение 60 мин с последующей промывкой и сушкой.
Конкретные данные по практической реализации предлагаемого способа модификации шерстяных текстильных материалов приведены ниже.
Пример 1. Образец шерстяной ткани (поверхностная плотность 120 г/м 2) обрабатывали водным раствором акриламида и поливинилового эфира -оксиэтил-трет-бутилпероксида заявляемой структурной формулы, где n=4, общей концентрации 60 г/л при массовом соотношении мономера и инициатора 1:1 (М 1:30) при температуре 95°С в течение 60 мин с последующей промывкой и сушкой.
Примеры 2-5. Процесс модификации шерстяной ткани проводят аналогично примеру 1 по режимам, указанным в таблице.
Таблица | ||||||
Номер примера | Соотношение (мас.) мономера и инициатора | Общая концентрация обрабатывающего раствора, г/л | Количество гидроксильных групп в элементарном звене макромолекулы инициатора (n) | Температура, °С | Усадка после 5 стирок (по длине), % | Устойчивость к истиранию, циклы |
Мономер - акриламид | ||||||
1 | 1:1 | 60 | 4 | 95 | 2,1 | 1 800 |
2 | 2:1 | 65 | 5 | 100 | 1,0 | 1 850 |
3 | 3:1 | 70 | 4 | 95 | 0,7 | 1 925 |
4 | 4:1 | 60 | 5 | 100 | 2,5 | 1 820 |
5 | 5:1 | 65 | 4 | 95 | 1,3 | 1 890 |
6 (по прототипу) | 5,4 | 1 380 | ||||
Мономер - метакриламид | ||||||
7 | 1:1 | 60 | 4 | 95 | 3,6 | 1 630 |
8 | 2:1 | 65 | 5 | 100 | 2,2 | 1 675 |
9 | 3:1 | 70 | 4 | 95 | 1,8 | 1 710 |
10 | 4:1 | 60 | 5 | 100 | 3,5 | 1 690 |
11 | 5:1 | 65 | 4 | 95 | 2,0 | 1 650 |
12 (по прототипу) | 6,2 | 1 120 |
Продолжение таблицы | ||||||
Номер примера | Соотношение (масс.) мономера и инициатора | Общая концентрация обрабатывающего раствора, г/л | Количество гидроксильных групп в элементарном звене макромолекулы инициатора (n) | Температура, °С | Усадка после 5 стирок (по длине), % | Устойчивость к истиранию, циклы |
Мономер - метилолакриламид | ||||||
13 | 1:1 | 60 | 4 | 95 | 3,8 | 2435 |
14 | 2:1 | 65 | 5 | 100 | 2,7 | 2540 |
15 | 3:1 | 70 | 4 | 95 | 1,9 | 2595 |
16 | 4:1 | 60 | 5 | 100 | 3,4 | 2470 |
17 | 5:1 | 65 | 4 | 95 | 2,3 | 2550 |
18 (по прототипу) | 6,1 | 1 860 |
Пример 6. Модификация шерстяной ткани по способу прототипа.
Пример 7. Образец шерстяного трикотажного полотна (поверхностная плотность 155 г/м2) обрабатывали водным раствором метакриламида и поливинилового эфира -оксиэтил-трет-бутилпероксида заявляемой структурной формулы, где n=4, общей концентрации 60 г/л при массовом соотношении мономера и инициатора 1:1 (М 1:30) при температуре 95°С в течение 60 мин с последующей промывкой и сушкой.
Примеры 8-11. Процесс модификации шерстяного трикотажного полотна проводят аналогично примеру 7 по режимам, указанным в таблице.
Пример 12. Модификация шерстяного трикотажного полотна по способу прототипа.
Пример 13. Образец шерстяной ткани (поверхностная плотность 210 г/м2) обрабатывали водным раствором метилолакриламида и поливинилового эфира -оксиэтил-трет-бутилпероксида заявляемой структурной формулы, где n=4, общей концентрации 60 г/л при массовом соотношении мономера и инициатора 1:1 (М 1:30) при температуре 95°С в течение 60 мин с последующей промывкой и сушкой.
Примеры 14-17. Процесс обработки шерстяной ткани проводят аналогично примеру 13 по режимам, указанным в таблице.
Пример 18. Модификация шерстяной ткани по способу прототипа.
В таблице приведены также свойства модифицированных шерстяных текстильных материалов по предлагаемому способу и способу прототипа. Показатели усадки и устойчивости к истиранию определяли согласно ГОСТ 8710-84 и ГОСТ 18976-73 соответственно.
Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что предлагаемый способ модификации, кроме упрощения технологии, как было показано выше, обеспечивает придание шерстяным текстильным материалов эффект высокой устойчивости к усадке и истиранию.
Класс D06M14/08 на материалах синтетического происхождения
Класс D06M15/327 из ненасыщенных спиртов или их сложных эфиров