пропиточная композиция для нетканого материала и способ ее получения

Формула изобретения

1. Пропиточная композиция для нетканого материала, содержащая полимерную дисперсию-латекс, твердый наполнитель и воду, отличающаяся тем, что в качестве полимерной дисперсии она содержит смесь латексов на основе сополимеров жесткоцепной и гибкоцепной природы, взятых в соотношении 95:5-50:50 соответственно, а соотношение компонентов составляет 1:2,5-3,0:1.

2. Способ получения пропиточной композиции для нетканого материала, заключающийся в перемешивании компонентов с последующим вибровоздействием, отличающийся тем, что вибровоздействие осуществляют в резонансном режиме при следующих параметрах: частота 50-150 Гц, время вибровоздействия 5-15 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к текстильной промышленности, конкретно к способам получения наполненных нетканых материалов клеевым способом, которые могут применятся в качестве фильтрующих материалов для очистки жидких сред от диспергированных и растворенных примесей.

Известно, что наполнители (сыпучие ингредиенты) вводятся в полимерные композиционные материалы путем пропитки предварительно подготовленной композицией, содержащей помимо наполнителя водные дисперсии полимеров (латексы) [Технология переработки латексов./ Под ред. Д.П.Трофимовича, В.А.Берестнева. М.: Изд. Научтехлитиздат, 2003, с.73]. Смешение ингредиентов осуществляется в емкостях с механическими мешалками различного типа. Недостатком указанного способа является невысокая степень дисперсности наполнителя, недостаточная агрегативная устойчивость композиции и неравномерное распределение наполнителя в материале. Для устранения этих недостатков в композиции дополнительно вводят ПАВ (в количестве 2% и более к массе полимера).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является пропиточная композиция для нетканых материалов, состоящая из дисперсии наполнителя и латекса в воде, взятых в отношении (0.8-1.2):(0.8-1.2):(2,0-3,0) по массе [В.В.Егоров, Е.Б.Малюкова, А.А.Рахнянская. Способ получения сорбционного фильтрующего материала. Росс. Патент №2094091, 1995 г., БИ №30, 1997]. Недостатком этой композиции является невысокая агрегативная устойчивость композиции (время до начала осаждения наполнителя - 3-5 мин) и неравномерное распределение наполнителя в материале.

По способу приготовления пропиточной композиции наиболее близким является способ получения дисперсных материалов (типа лакокрасочных) [Р.Ф.Ганиев, В.Н.Фомин, Д.А.Жебынев, В.Т.Антонов, Т.П.Суворова, В.Г.Новиков. Авт. свид. СССР №1830719, 1989] путем воздействия на исходные компоненты в камере завихрения до возбуждения кавитационных процессов при скорости 16-52 м/с. Недостатком известного способа является высокая полидисперсность композиции и небольшая стабильность.

Цель настоящего изобретения заключается в повышении агрегативной устойчивости пропиточной композиции, степени дисперсности наполнителя, равномерности распределения его в материале, повышении физико-механических свойств материала без введения дополнительных компонентов (ПАВ, структурирующих агентов). Поставленная цель достигается использованием композиции на основе смесей латексов жесткоцепных и гибкоцепных полимеров, взятых в соотношении 95:5-50:50. Пропиточная композиция, содержащая смесь латексов, наполнитель и воду, после предварительного механического смешения обрабатывается вибровоздействием в резонансном режиме при частоте 50-150 Гц и времени воздействия 5-15 мин.

В качестве наполнителя используют активированный уголь, цеолит (клиноптилолит, шеелит). Нетканая основа состоит из лавсана, капрона; из смеси лавсан/вискоза, лавсан/полипропилен, лен/нитрон, вискоза/полипропилен. Нетканая основа получена по известной методике иглопробивным методом [Г.Л.Барабанов, Е.Н.Бершев, Г.П.Смирнов, Ю.Я.Тюменев. Физико-механические способы производства нетканых материалов и валяльно-войлочных изделий. М.: Легпромбытиздат, 1994, с.118-119], (30-50 проколов/кв.см). В качестве полимерных связующих используют:

а) смеси полиакриловых латексов с соотношением мономеров бутилакрилат БА:метилметакрилат ММА:метакриловая кислота МАК=(70-82):(13-30):(5-10) и с соотношением БА:ММА:МАК=(50-60):(30-40):(5-10), взятых в соотношении (5:95)-(50:50) соответственно;

б) смеси бутадиенстирольного латекса на основе сополимера бутадиена и стирола мономерного состава (20-40):(60-80) с полиакриловыми латексами с мономерным соотношением БА:ММА:МАК=(70-82):(13-30):(5-10), взятых в соотношении (5:95)-(50:50) соответственно. Указанное изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

К смеси 50%-ных латексов АК-238 (БА:ММА:МАК=80:13:7) и латекса АК-234 (БА:ММА:МАК=55:38:7), взятых в соотношении 20:80 по объему, добавляют воду и порошок цеолита (клиноптилолита) (Dcp.=1.5 мкм) в соотношении 1:2,5:1. Полученную дисперсию подвергают виброобработке на вибростенде ВЭДС-400 при частоте 50 Гц в течение 5 мин. Свойства композиции приведены в таблице 1. Далее полученной композицией пропитывают нетканую основу (смесь лавсан/вискоза=70:30, с односторонним иглопрокалыванием - 40 проколов/кв.м) в отношении 3,5:1 по массе. Отжимают, сушат и подвергают термообработке при 120°С в течение 3 мин. Свойства готового материала приведены в таблице 2.

Пример 2.

К смеси 50%-ных латексов СКС-65 (бутадиен:стирол=35:65) и АК-238 (БА:ММА:МАК=80:13:7), взятых в соотношении 80:20, добавляют воду и порошок клиноптилолита (Dcp.=1.5 мкм) в соотношении 1:3:1. Полученную дисперсию подвергают виброобработке на вибростенде ВЭДС-400 при частоте 150 Гц в течение 10 мин. Свойства композиции приведены в таблице 1. Полученной композицией пропитывают нетканую основу (смесь лавсан/полипропилен=80:20, с односторонним иглопрокалыванием - 40 проколов/кв.см) в отношении 5:1 по массе. Далее подвергают обработке по примеру 1. Свойства материала приведены в таблице 2.

Пример 3.

Способ по примеру 1. Берут латексы АК-238/АК-234 в соотношении 50:50, цеолит - шеелит, в качестве основы - лавсан/полипропилен (90:10%). Композицию подвергают виброобработке при частоте 100 Гц в течение 15 мин, далее пропитывают основу в отношении 14:1. Свойства композиции и нетканого материала приведены в таблице 1 и 2.

Пример 4.

Способ по примеру 2. Латексы берут в соотношении 90:10. Основа - лавсан. Далее композицию обрабатывают и используют как в примере 3. Свойства композиции и нетканого материала приведены в таблице 1 и 2.

Пример 5.

Способ по примеру 2. Латексы берут в соотношении 70:30. Основа - капрон. Соотношение композиция:основа=1:1. Частота виброобработки - 100 Гц, время виброобработки - 5 мин. Свойства композиции и готового материала приведены в таблицах 1 и 2.

Пример 6.

Способ по примеру 1. Латексы берут в соотношении 10:90. Далее композицию обрабатывают и используют как в примере 3. Основа - вискоза/полипропилен (70:30). Частота виброобработки - 50 Гц, время виброобработки - 10 мин. Свойства композиции и готового материала приведены в таблицах 1 и 2.

Примечание

* Фильтрующую способность определяли путем однократного пропускания взвеси каолина (с размером частиц 1-25 мкм) в воде с последующей сушкой и взвешиванием; рассчитывали по массе осадка, отнесенной к массе фильтра, в %.

** Сорбционную способность определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии [Основы аналитической химии./ Под. ред. Ю.А.Золотова; кн.2. Методы химического анализа. М.: Высшая школа, 1996, с.246-250].

Повышение интенсивности перемешивания с помощью механической и магнитной мешалки (>600-800 об/мин, что соответствует частоте ˜10-12 Гц) приводит к потере агрегативной устойчивости латексов и невозможности получения композиции. Изменение частоты вибровоздействия ниже 50 Гц и выше 150 Гц не позволяет достичь резонансного режима и, соответственно, получения стабильной композиции. Снижение времени вибровоздействия менее 5 мин ведет к недостаточной агрегативной стабильности композиции и наличию в ней крупных агрегатов наполнителя. Увеличение времени вибровоздействия более 15 мин приводит к снижению агрегативной устойчивости композиции.

Из данных, приведенных в табл.1 и 2, видно, что степень дисперсности наполнителя в композициях №1-6 превышает аналогичный показатель по прототипу в 3-4 раза, а время до начала осаждения (агрегативная устойчивость) соответственно - в 8-10 раз. Физико-механические свойства нетканых материалов, полученных с применением композиций №1-6, в сравнении с материалом, полученным по прототипу, превышены в 2-3 раза при одновременном снижении жесткости на 20-50% и сохранении высокого уровня фильтрующей и сорбционной способности. Следует отметить при этом, что такие показатели достигаются без введения в композиции дополнительно ПАВ и структурирующих агентов.

Таблица 1. Свойства композиций
№ прим.	Частота виброобработки, Гц	Время виброобработки, мин	Средний диаметр частиц, мкм	Полимер	Время до начала осаждения наполнителя, мин.
1	50	5	1,2	АК-238/АК-234=20/80	25
2	150	10	1,5	СКС-65/АК-238=80/20	30
3	100	15	1,8	АК-238/АК-234=50/50	20
4	100	15	1,7	СКС-65/АК-238=90/10	25
5	100	5	1,5	СКС-65/АК-238=70/30	17
6	50	10	1,8	АК-238/АК-234=10/90	20
по прототипу	механическое перемешивание при 200 об/мин, 20 мин		5-8 (наличие агрегатов)	АК-238 (100%)	3-5
				БНК (100%)	8-10

Таблице 2. Свойства нетканого материала
№ примера	Привес связующего, %	Физико-механич. свойства материала		Жесткость, Н	Фильтрующая способность, %*	Сорбционная способность (концентрация растворов, мг/л
		Rуд., Н*м/г	Е, %			Cd		Fe		Al
						исходная	после фильтрации	исходная	после фильтрации	исходная	после фильтрации
1	100	20,6	140	0,21	92	0,015	0,012	3,0	1,8	1,0	0,6
2	250	25,3	125	0,23	95	0,015	-0,01	3,0	1,6	1,0	0,45
3	400	23,0	90	0,25	98	0,015	0,011	3,0	1,65	1,0	0,48
4	450	30,3	85	0,31	97	0,015	-0,01	3,0	1,2	1,0	0,3
5	75	18,5	150	0,2	98	0,015	0,013	3,0	1,85	1,0	0,6
6	200	20,8	110	0,31	99	0,015	0,012	3,0	1,6	1,0	0,45
по прототипу	415	8,5	90	0,4	90			3,0	1,4	1,0	0,6