СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН Российский патент 1997 года по МПК D06M14/08 

Изобретение относится к способам модификации синтетических волокон и может быть исплользовано для придания гидрофобным волокнистым материалам гидрофильности и пониженной электризуемости, что, в свою очередь, способствует повышенной комфортности текстильных изделий, а также может быть использовано для придания волокнистым материалам других потребительских свойств.

Характерной особенностью развития производства химических волокон является увеличение удельного веса синтетических волокон в объеме вырабатываемых химических волокон. Повышение эффективности использования многотоннажных синтетических волокон в различных отраслях промышленности неразрывно связано с приданием этим волокнам новых потребительских свойств (гидрофильности, окрашиваемости, электропроводности и др.).

Одним из перспективных направлений решения этой актуальной проблемы является химическая модификация волокна методом привитой полимеризации с использованием виниловых и других непредельных мономеров, содержащих гидрофильные группы: карбоксильные, амидные и четвертичные соли.

Выбор мономера обусловливает эффективность придания волокнам заданных свойств, а способ проведения химической модификации определяет технико-экономические аспекты процесса химической модификации, причем наиболее экономичным считается процесс привитой сополимеризации на готовом волокне.

Благодаря прививке таких мономеров гидрофобные синтетические волокна приближаются по гигиеническим свойствам к натуральным волокнам. Пониженная электризуемость и хорошая сцепляемость модифицированных синтетических волокон обеспечивает возможность переработки их в пряжу на текстильном оборудовании по хлопкопрядильной системе и по системе гребенного прядения шерсти. При этом такие практические ценные свойства синтетических волокон как прочность, удлинение, модуль упругости, устойчивость к истиранию и действию многократных деформаций, во многом определяющие эксплуатационные свойства текстильных изделий у модифицированных волокон, сохраняются такими же высокими, как и не модифицированных.

Анализ публикаций по проблеме химической модификации синтетических волокон показал, что наибольшее число публикаций посвящено модификации поликапроамида (ПКА) и волокон на его основе [1, 2]
В основе известных способов получения привитых сополимеров лежит использование окисленного (пероксидированного) полимера, активированного перед обработкой винильным мономером ионами меди или железа.

Известные способы модификации синтетических волокон в основном различаются по условиям проведения процесса активации поверхности волокна (типом и концентрацией перекисного и активирующего агента) и по условиям прививки (типом и концентрацией раствора, используемого для прививки мономера; температурно-временными условиями и модулем ванны). В зависимости от выбранных условий активации и химической модификации волокна имеют различную степень прививки и характеризуются несколько отличными физико-механическими и гигиеническими свойствами, а сам процесс прививки различными техническо-экономическими показателями (продолжительность процесса, расходные нормы, степень извлечения мономера, содержание гомополимера).

Известен способ повышения гидрофильности и снижения электризуемости полиэтилентерефталата (ПЭТФ) [3] путем активации поверхности инициирующей системой: перекись водорода соль двухвалентной меди, прививки 2-метилвинилпиридина при модуле ванны 1 50 и температуре 90^oC с последующим переводом привитого полимера в его четвертичную соль. Эффективность прививки мономера составляет 40 50 конверсия мономера 50 - 60
Наиболее близким к предлагаемому способу модификации является способ получения волокна МЕГАЛОН^® [4] включающий активацию пероксидированной (перекисью водорода или кислородом воздуха) поверхности ПКА-волокна солью двухвалентной меди и последующую прививку оксиэтилметакрилата из 10 20 водных растворов при температуре 60 80^oC в течение 30 100 мин. Полученное волокно МЕГАЛОН^® содержит до 30 привитого полимера, характеризуется повышенной гигроскопичностью (W) до 7 мас. и пониженной электризуемостью ρ=3,3•10⁹ Ом•см (немодифицированное ПКА-волокно имеет W 4 мас. r=5,8•10¹²). Однако в процессе получения волокна образуется значительное количество гомополимера до 25 мас. а конверсия мономера составляет не более 90
Предлагаемый способ позволяет проводить процесс модификации как ПКА-волокон (ПАН, ПЭТФ волокон) более экономично, практически не снижается достигнутый известными способами уровень свойств модифицированных волокон. При проведении процесса прививки по предлагаемому способу почти не образуется гомополимера, а степень извлечения мономера приближается к 100
Модификацию волокна по предлагаемому способу осуществляют путем активации поверхности волокна перекисью водорода в присутствии сернокислой меди, последующей промывки и прививки гидрооксиэтилакрилата из 2 6 водного раствора в присутствии дробно вводимого 0,8 1,0 водного раствора перекиси водорода при модуле ванны (1 5) (1 25).

Отличие предлагаемого способа модификации волокна состоит в том, что прививку винилового мономера проводят из раствора мономера меньшей концентрации в присутствии дополнительно и дробно вводимой перекиси водорода при более низком модуле ванны. Это в совокупности позволяет повысить эффективность прививки (снизить содержание гомополимера) и повысить степень извлечения мономера.

Пример 1. 1 г штапельного ПКА-волокна обрабатывают 1 водным раствором перекиси водорода в присутствии сернокислой меди, вводимой в виде 0,06 водного раствора при соотношении с раствором перекиси водорода 4 1 (по объему) при температуре 80^oC в течение 40 мин. Модуль ванны процесса активации 1 30. Затем волокно промывают 2 раза водой с температурой 60^oC помещают в термостатированный сосуд с обратным холодильником, содержащий 10 водный раствор гидроксиэтилметакрилата и постепенно добавляют 1,0 водный раствор перекиси водорода при соотношении объемов растворов мономера и перекиси водорода 4 1. Процесс прививки проводят при температуре 80^oC в течение 120 мин. Модифицированное волокно несколько раз промывают горячей водой при температуре 60 80^oC и сушат. Количество привитого полимера при этом составляет 12,2 от массы волокна, содержание гомополимера 8,2 мас. а степень извлечения мономера 0,953
Примеры 2-10. Процесс активации и прививки ПКА-волокна проводят аналогично примеру 1 по режимам, указанным в табл. 1.

Примеры 11-17. 1 г штапельного ПКА-волокна обрабатывают дважды через каждые 24 мин при температуре 60^oC 1 водным раствором перекиси водорода при температуре 60^oC в присутствии сернокислой меди, вводимой в виде 0,06 водного раствора при соотношении с объемом раствора перекиси водорода 4 1. Процесс прививки мономера осуществляют аналогично примерам 1-10 по режиму, указанному в табл. 1. Количество привитого полимера составляет 18,2 от массы волокна, степень извлечения мономера 0,999 гомополимера при проведении процесса по указанному режиму не обнаружено.

Пример 18. Прототип.

Примеры 19-27. 1 г ПАН-волокна модифицируют по способу, описанному в примере 1, но по режимам, указанным в табл. 1.

Пример 28. Модификация ПАН-волокна по способу прототипа.

1 г штапельного волокна-ПАН активируют в 1 водном растворе перекиси водорода в присутствии сернокислой меди, вводимой в виде 0,06 водного раствора в соотношении 4 1 с взятым объемом водного раствора перекиси водорода. Модуль процесса активации 1 30. Затем волокно промывают и помещают в термостатированную емкость с обратным холодильником, содержащую 10-ный водный раствор гидроксиэтилметакрилата. Процесс прививки осуществляют при температуре 80^oC в течение 30 мин и модуле ванны 1 30. Модифицированное волокно промывают водой с температурой 70 80^oC и сушат. Количество привитого полимера составляет 10,8 содержание гомополимера 20 а степень извлечения мономера 0,681
Примеры 29-35. 1 г штапельного ПЭТФ волокна модифицируют, как указано в примере 1, по режимам, приведенным в табл. 1. Модифицированные волокна имеют степень прививки 4 15 содержание гомополимера составляет 0,8 15,2 а степень извлечения мономера 0,7 0,9.

Пример 36. Модифицикация ПЭТФ волокна по режиму прототипа.

Проводят аналогично примеру 28, только вместо 1 г ПАН-волокна берут 1 г ПЭТФ-волокна. Количество привитого полиекра на ПЭТФ-волокне составляет 3,4 от массы волокна, степень извлечения мономера 0,522, гомополимер образуется в количестве 22 от массы волокна.

В табл. 2 приведены свойства модифицированных волокон (ПКА, ПАН, ПЭТФ - волокон) по предлагаемому способу и способу прототипа.

Анализ этих данных показывает, что предлагаемый способ модификации, как и способ прототипа обеспечивает получение волокна повышеной гидрофильности и пониженной электризуемости. Однако предлагаемый способ, как видно из табл. 1, более экономичен в части уменьшения образования гомополимера и увеличения степени использования мономера в процессе прививки.

Изобретение относится к способу модификации синтетических волокон путем активации поверхности волокон перекисью водорода в присутствии сернокислой меди и последующей прививки гидроксиэтилакрилата из 2 - 9 % водного раствора в присутствии дробно вводимого 0,8 - 1,0 водного раствора перекиси водорода при модуле ванны (1 : 5)- (1 : 25). Cпособ позволяет проводить процесс модификации различных синтетических (ПКА, ПАН, ПЭТФ) волокон для придания им гидрофильности и пониженной электризуемости более экономично (практически не образуется гомополимера в процессе прививки, а степень извлечения мономера приближается к 100 %), не снижая достигнутый известными способами уровень свойств модифицированных волокон. 2 табл.

Способ модификации синтетических волокон активацией поверхности волокна перекисным соединением в присутствии солей двухвалентной меди, промывкой и прививкой винилсодержащего мономера, отличающийся тем, что прививку проводят из 2 9%-ного водного раствора гидроксиэтилметакрилата в присутствии дробно вводимого 0,8 1%-ного водного раствора перекиси водорода при модуле ванны 1 5 1 25.