КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КРАШЕНИЯ АРАМИДНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2004 года по МПК D06P3/04 D06P1/08 D06P1/667 

Изобретение относится к области крашения и заключительной отделки текстильных устойчивых к термоокислению высокопрочных материалов защитной одежды и может быть реализовано на текстильных отделочных предприятиях.

Известны составы для крашения и отделки термоогнестойких арамидных материалов, например ткани артикула “Надежда” на основе полиамидобензи - мидазольных (ПАБИ) волокон, приведенных в описании к А.с. СССР №1765269 А1 [Громов В.Ф., Федорова Н.С. Композиция для пигментного крашения целлюлозосодержащих материалов. - А.с. №1765269 А1, (46) 30.09.92. Бюл. №36. С.12], включающая латекс сополимера винилиденхлорида с бутадиеном в массовом соотношении мономеров 70:30, или латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом 65:35 или 80:20 соответственно, или их смесь при соотношении 1:1; полиэтиленовую эмульсию; антимигратор на основе манутекса RS или смеси крахмала с сольвитозой, поверхностно-активное вещество превоцелл WOF 100 или лейканол и водную дисперсию пигментного красителя. Предлагаемые составы позволяют получить прочные окраски лишь при крашении в светлые тона, что соответствует содержанию красителя в пропиточной суспензии 0,1-0,3% (1-3 г/л), при повышении интенсивности окраски до уровня средних тонов, увеличении концентрации пигмента в суспензии выше 0,3% прочность окраски резко снижается. Кроме того, пропиточная суспензия не обладает устойчивостью, что в условиях производства приводит к налипанию коагулюма на поверхность пропиточных валов и, как следствие, к неровности крашения материала. Наносимая композиция содержит вещества (полиэтиленовая эмульсия, манутекс RS), применение которых приводит к снижению устойчивости, к термоокислительной деструкции волокна по сравнению с уровнем этих свойств у исходных материалов.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению является композиция для крашения волокнистых материалов из полигетероарамидов [Дянкова Т.Ю., Михайловская А.П. и др. Композиция для крашения материалов на основе ароматических гетероциклических волокон. Пат. 2158793. MПК⁷ D 06 Р 1/08, 1/62. Бюл. №31, 2000] из водного раствора катионным красителем в присутствии интенсификатора и уксусной кислоты. В качестве интенсификатора предложено использовать алкилсульфаты натрия: C₁₂H₂₅OSO₃Na, или C₁₅H₃₁OSO₃Na, или C₁₆H₃₃OSO₃Na. Состав красильной ванны включает, г/л воды: краситель катионный 0,1-0,5; алкилсульфат натрия 0,5-2; уксусная кислота 2-5. Композиция обеспечивает достижение равномерных и интенсивных окрасок широкой цветовой гаммы, улучшение гигиенических характеристик, применение составов красильных растворов, соответствующих экологическим требованиям при сохранении физико-механических и огнезащитных характеристик волокнистого материала из полигетероарилена относительно неокрашенного образца.

Недостатком является сорбция полимером алкилсульфата в кислой среде и, как следствие, снижение термостойкости волокна, устойчивости к термо-окислительной деструкции. Кроме того, высокое содержание кислоты в красильном растворе (2-5 г/л) в условиях обработки при температуре 100°С в течение 30 мин вызывает гидролиз ароматического полиамида, разрушение полимера волокна.

Техническим результатом заявляемого решения является устранение указанных недостатков, а именно повышение устойчивости к термическому окислению и физико-механических свойств волокна при одновременном достижении равномерных и интенсивных окрасок широкой цветовой гаммы за счет использования в качестве интенсификаторов алкилфосфатов натрия в композиции с индивидуальными красителями и их смесями.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве интенсификатора при крашении катионными красителями из водных растворов используют алкил-фосфаты натрия: С₃Н₇OРO₃Na, С₄Н₉OРО₃Nа₂, С₅Н₁₁ОРО₃Nа₂, С₆Н₁₃ОРО₃Nа₂, С₇Н₁₅ОРО₃Nа₂, С₈Н₁₇ОРО₃Nа₂. Состав красильной ванны включает, г/л:

Краситель катионный 0,1-0,5

Алкилфосфат натрия 0,5-2,0

Вода Остальное

Модуль ванны - 200. Волокнистый арамидный материал окрашивают при температуре 95-100°С в течение 30 мин, промывают 10 мин горячей и холодной водой и сушат. Композиция обеспечивает получение ровных окрасок средних и темных тонов на арамидных, в том числе гетероциклических, волокнистых материалах средних и темных тонов, устойчивых к мокрым обработкам и сухому трению при одновременном достижении более высоких показателей физико-механических свойств, устойчивости к термоокислительной деструкции и соблюдении санитарно-гигиенических и экологических требований (на уровне прототипа). Как и в прототипе, при крашении волокнистых материалов из полигетероариленов в цвет "Хаки" может быть использован краситель бриллиантовый зеленый. Требуемый оттенок получается в результате наложения колористических характеристик красителя и волокна, обладающего естественной желто-коричневой окраской. Используемый краситель применяется в медицине ("зеленка") для обеззараживания травмированных участков кожи, что особенно важно для одежды, защищающей от пулевых ранений и травм. Для получения равноинтенсивных окрасок по протопипу требуется использовать катионный краситель синий О в количестве 1 г/л и додецилсульфат натрия C₁₂H₂₅OSO₃Na - 2 г/л в присутствии уксусной кислоты 5 г/л, что соответствует значению функции Гуревича-Кубелки-Мунка, характеризующей интенсивность окраски 2,91; по предлагаемому нами рецепту при том же количестве красителя концентрацию интенсификатора изопропилфосфата натрия можно снизить до 0,5 г/л. Кроме того, в отличие от прототипа при использовании алкилфосфата натрия в качестве интенсификатора процесса крашения арамидного материала не требуется применение кислотного агента уксусной кислоты, что способствует повышению физико-механических свойств окрашенной ткани СВМ на 5-22% по сравнению с исходным материалом. Температура начала термического окисления окрашенного материала возрастает на 30-40°С, при этом потеря массы полимера уменьшается на 2-3% по сравнению с неокрашенным образцом, испытанном в том же режиме (скорость нагрева на воздухе 10°С /мин), что свидетельствует о повышении устойчивости арамидного материала к термическому окислению. Применение алкилфосфатов натрия позволяет повысить прочность окраски к мыльно-содовому раствору и сухому трению по сравнению с прототипом с 4 до 5 баллов. Полученные окраски с применением алкилфосфатов натрия в отсутствие кислоты характеризуются равномерностью, наблюдается нивелирование природной разнооттеночности и неоднородности структуры нити, составляющих отличительную особенность арамидных гетероциклических волокон и проявляющуюся в виде "зебристости" и "полосатости" ткани или меланжевости пряжи. Отличительной особенностью предлагаемого состава является придание материалу улучшенных эксплуатационных свойств, а также исключение компонентов, представляющих опасность для здоровья персонала, обслуживающего красильное оборудование. Используемая по прототипу уксусная кислота вызывает повреждение эмали зубов.

Алкилфосфаты C₃H₇ОРО₃Nа₂, С₄Н₉OРО₃Nа₂ широко используются в качестве антистатиков [Патент России 1639001]. Используемые алкилфосфаты натрия экологически безопасны и входят в состав обрабатывающей ванны в малых концентрациях (0,5-2,0 г/л). Синтез алкилфосфатов натрия может быть осуществлен по известной методике в условиях химической станции отделочного производства или химической лаборатории, так как реакция протекает без выделения вредных веществ, отличается простотой технологии и аппаратурного оформления.

Для сравнения технического уровня показателей качества окраски и основных эксплуатационных характеристик (прочность на разрыв и относительное удлинение при разрыве) в таблице приведены данные испытаний и условия обработки, соответствующие предлагаемому техническому решению (примеры 4-6, 9-11, 13), и прототипу (примеры 1-3).

Сущность технического решения раскрывается в примерах.

Пример 1 (прототип). Готовят красильный раствор состава, г/л:

Краситель катионный розовый 2С 0,5

Лаурилсульфат натрия С₁₂Н₂₅ОSО₃Nа 2,0

Уксусная кислота 5,0

Вода (MB 200) 992,0

MB - 200. Моток комплексной нити СВМ в количестве 0,5 г окрашивают при температуре 95-100°С в течение 30 мин, промывают 10 мин горячей (80-85°С) и холодной водой и сушат.

Пример 2 (Прототип). Окрашивают образец (0,5 г) ткани из волокна Тулен (артикул: “Надежда”) красителем катионным розовым 2С в присутствии интенсификатора алкилсульфата C₁₅H₃₁OSO₃Na (2 г/л). Остальные условия обработки соответствуют примеру 1.

Пример 3 (Прототип). Окрашивают образец (0,5 г) пряжи из волокна Терлон красителем бриллиантовым зеленым, в качестве интенсификатора используют алкилсульфат С₁₅Н₃₃ОSО₃Nа (2 г/л). Остальные условия обработки соответствуют примеру 1.

Ниже приведены примеры 4-6, 9-11, 13 реализации предлагаемого технического решения и анализ его эффективности.

Примеры 4-6 (оптимальные условия). Готовят 100 мл красильного раствора состава, г/л:

Краситель катионный

розовый 2С 0,5

Пентилфосфат натрия

С₅Н₁₁ОРО₃Nа₂ 0,5-2,0

Остальное вода (MB 200)

Остальные условия обработки соответствуют примеру 1.

Пример 10. Окрашивают образец (0,5 г) ткани из волокна Тулен (артикул: “Надежда”) красителем катионным розовым 2С в присутствии интенсификатора октилфосфата натрия С₈Н₁₇ОРО₃Nа₂ (2 г/л). Остальные условия обработки соответствуют примеру 1.

Пример 11. Окрашивают образец (0,5 г) пряжи из волокна Терлон красителем бриллиантовым зеленым, в качестве интенсификатора используют октилфосфат С₈Н₁₇ОРО₃Nа₂ (2 г/л). Остальные условия обработки соответствуют примеру 1.

В примерах 4, 7, 8 приведены показатели интенсивности окраски, подтверждающие оптимальные значения концентраций алкилфосфата натрия в растворе. При концентрации, превышающей 2 г/л, интенсивность окраски (пример 8) соответствует интенсивности окраски образца при использовании октилфосфата натрия в количестве 2 г/л (пример 6), т.е. превышение концентрации интенсификатора выше верхнего концентрационного предела не приводит к увеличению интенсивности окраски. Снижение концентрации интенсификатора ниже 0,5 г/л (пример 7) не обеспечивает содержания красителя наволокне, соответствующего нижнему порогу чувствительности глаза к цветовому отличию от неокрашенного образца арамидного волокна,

В примерах 9, 10 показана возможность использования алкилфосфатов с длиной углеводородного радикала от С₃ до С₈. Значения функции ГКМ, характеризующие интенсивность окраски, достигают значений 2,5 и 6,5 соответственно для случаев крашения нити СВМ красителем марки Синий О и ткани Тулен - Розовый 2С. При использовании алкилфосфатов большей молекулярной массы существенно снижается растворимость алкилфосфата даже при повышенных температурах, значение функции ГКМ уменьшается до 0,1 (пример 12). Низкомолекулярные (менее трех атомов углерода) алкилфосфаты натрия использовать нецелесообразно, так как их синтез связан с применением токсичных и легколетучих спиртов.

Примеры 6, 9, 10, 11, 13 иллюстрируют эффект повышения физико-механической прочности арамидного волокна по сравнению с прототипом (примеры 1-3). Повышение прочности составляет 5-22% соответственно в примерах 8, 9.

В примерах 4-6 показано, что по сравнению с прототипом (пример 1) прочности окраски повышаются на 1 балл.

Данные дифференциального термического анализа, полученные на дериватографе “Р. и P.Erdeys” образцов комплексных нитей Тулен, СВМ и пряжи Терлон, окрашенных в оптимальных условиях, показывают, что устойчивость к термоокислительной деструкции повышается по сравнению с неокрашенным и окрашенным по прототипу волокном. Температуры начала разложения исходного и окрашенных по прототипу образцов (примеры 1-3) примерно одинаковы и составляют соответственно 470, 482 и 500°С (при прогреве на воздухе со скоростью - 5°С/мин). Температуры начала разложения образцов, окрашенных в присутствии алкилфосфатов натрия (примеры 4-6) - 512, 515 и 520°С.

Испытания устойчивости окраски к физико-химическим воздействиям определяли согласно стандартам: ГОСТ 9733.0-83 - ГОСТ 9733.27-83.

Разрывную нагрузку определяли согласно ГОСТ 6309-80.

Для характеристики неровноты крашения использовали обобщенный показатель, учитывающий одновременное различие по цвету и светлоте в системе Г.Вышецкого [Кириллов С.А. Цветоведение, М. - 1987].

Интенсивность окраски оценивали по величине функции ГКМ (Гуревича-Кубелки-Мунка) и рассчитывали по значениям коэффициентов отражения, которые определяли на приборе ФМШ-56 в соответствии с ГОСТ 18054-72.

Изобретение относится к области крашения и заключительной отделки текстильных устойчивых к термоокислению высокопрочных материалов защитной одежды и может быть реализовано на текстильных отделочных предприятиях. Техническим результатом заявляемого решения является устранение указанных недостатков, а именно повышение устойчивости к термическому окислению и физико-механических свойств волокна при одновременном достижении равномерных и интенсивных окрасок широкой цветовой гаммы за счет использования в качестве интенсификаторов алкилфосфатов натрия в композиции с индивидуальными красителями и их смесями. Поставленная цель достигается тем, что в качестве интенсификтора композиция содержит алкилфосфаты натрия общей формулы ROPO₃Na₂, где R - алкильный радикал С₃Н₇-, С₄Н₉-, С₅Н₁₁-, С₆Н₁₃-, С₇Н₁₅-, C₈H₁₇-, при следующем составе, г/л: катионный краситель 0,1-0,5; алкилфосфат натрия 0,5-2,0; вода остальное. 1 табл.

Композиция для крашения арамидных волокнистых материалов, состоящая из водного раствора катионного красителя и интенсификатора - натриевой соли алкилпроизводных минеральных кислот, отличающаяся тем, что в качестве интенсификатора содержит алкилфосфаты натрия общей формулы ROPO₃Na₂, где R - алкильный радикал С₃Н₇-, С₄Н₉-, С₅Н₁₁-, С₆Н₁₃-, C₇H₁₅-, C₈H₁₇-, при следующем составе, г/л:

Катионный краситель 0,1-0,5

Алкилфосфат натрия 0,5-2,0

Вода Остальное