СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ГИДРАТЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ НИТИ Российский патент 2024 года по МПК D01F11/02 

Изобретение относится к химической области получения армирующих наполнителей и может быть использовано для увеличения прочности в технологии получения гидратцеллюлозной технической нити.

Известен способ (патент 2491376 МПК D01F 11/02, опубл. 27.08.2013) пропитывания целлюлозного волокна модифицирующим водным составом, содержащим алкилдиметилбензиламмония хлорид, 8-оксихинолят меди, 1,6-Ди-(пара-хлорфенил-гуанидо)-гексан, полигексаметиленгуанидин хлорид, полигексаметиленгуанидин гидрохлорид, Тезагран-Л, представляющий собой продукт взаимодействия алкилфосфоновых, фосфорных кислот и карбамида, Тезагран-Био, представляющий собой продукт взаимодействия алкилфосфоновых, фосфорных кислот и карбамида. Полученные целлюлозные волокна обладают высокими показателями огнезащищенности и устойчивости ее к мокрым обработкам.

Однако данный способ модификации волокон используется только для получения огне- и биостойких материалов.

Наиболее близким способом модификации к заявленному изобретению является принятый за прототип способ модификации вискозной нити на стадии отделки (патент 1597411 МПК D01F 11/02, опубл. 07.10.90), заключающийся в обработке свежесформованной нити в куличах после десульфурации щелочным раствором монохлоруксусной кислоты с концентрацией 10 г/л при рН 12-13 и температуре 22°С в течение 60 мин. Модификация вискозной нити обеспечивает улучшение адгезии нити к шлифовальным препаратам и снижение их расхода.

Недостатком прототипа является низкая прочность модифицированного волокнистого материала - 18,0 сН/текс.

Технический результат направлен на повышение прочности волокнистых материалов при получении модифицированных волокнистых материалов на основе гидратцеллюлозной технической нити за счет физико-химического взаимодействия функциональных групп 3-глицидоксипропилтриметоксисилана с гидроксильными группами волокнистого материала и с образованием связи Si-O-наполнитель, так как в водных растворах 3-глицидоксипропилтриметоксисилан гидролизуется с образованием силанольных групп -SiOH, активно реагирующих с ОН-группами волокнистого наполнителя.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения модифицированных волокнистых материалов на основе гидратцеллюлозной технической нити, проводят модификацию волокнистых материалов с последующей сушкой и термообработкой, в качестве модификатора используют 3-глицидоксипропилтриметоксисилан. Процесс модификации гидратцеллюлозной технической нити проводят водными растворами 3-глицидоксипропилтриметоксисилана при следующих условиях:

содержание 3-глицидоксипропилтриметоксисилана в водном растворе, % масс. 2-10 содержание уксусной кислоты, % масс. 0,1-0,5 рН среды 4,4-4,6 продолжительность модификации, секунды 58-62 температура раствора, °С 18-22,

с последующей сушкой пропитанных волокнистых материалов при температуре 48-52°С в течение 38-42 минут и термообработкой при температуре 98-102°С в течение 14-16 минут.

Ниже приведены примеры реализации предложенного способа.

Пример 1.

В водный раствор, содержащий (масс.) 2% 3-глицидоксипропилтриметоксисилана и (масс.) 0,1% уксусной кислоты, погружали гидратцеллюлозную техническую нить и выдерживали в течение 60 секунд. После завершения процесса модификации гидратцеллюлозную техническую нить отжимали, сушили при температуре 50°С в течение 40 минут и проводили термообработку при температуре 100°С в течение 15 минут для осуществления процесса поликонденсации 3-глицидоксипропилтриметоксисилана.

Пример 2.

В водный раствор, содержащий (масс.) 5% 3-глицидоксипропилтриметоксисилана и (масс.) 0,3% уксусной кислоты, погружали гидратцеллюлозную техническую нить и выдерживали в течение 60 секунд. После завершения процесса модификации гидратцеллюлозную техническую нить отжимали, сушили при температуре 50°С в течение 40 минут и проводили термообработку при температуре 100°С в течение 15 минут для осуществления процесса поликонденсации 3-глицидоксипропилтриметоксисилана.

Пример 3.

В водный раствор, содержащий (масс.) 10% 3-глицидоксипропилтриметоксисилана и (масс.) 0,5% уксусной кислоты, погружали гидратцеллюлозную техническую нить и выдерживали в течение 60 секунд. После завершения процесса модификации гидратцеллюлозную техническую нить отжимали, сушили при температуре 50°С в течение 40 минут и проводили термообработку при температуре 100°С в течение 15 минут для осуществления процесса поликонденсации 3-глицидоксипропилтриметоксисилана.

В табл.1 представлены составы для модификации гидратцеллюлозной технической нити.

Прочность модифицированных волокнистых материалов исследовали на разрывной машине FM 27. В табл.2 приведена прочность модифицированной гидратцеллюлозной технической нити.

В результате проведенных экспериментов были выбраны пределы модификации гидратцеллюлозной технической нити предлагаемым способом, что позволило значительно увеличить прочность волокнистых материалов - 41-57 сН/текс (пример 1-3) по сравнению с прототипом, в качестве которого было выбрано вискозное волокно, модифицированное щелочным раствором монохлоруксусной кислоты с концентрацией 10 г/л.

При модификации гидратцеллюлозной технической нити 3-глицидоксипропилтриметоксисиланом, с последующей сушкой пропитанных волокнистых материалов при температуре 48-52°С в течение 38-42 минут и термообработкой при температуре 98-102°С в течение 14-16 минут, фиксация 3-глицидоксипропилтриметоксисилана протекает в результате физико-химического взаимодействия функциональных групп 3-глицидоксипропилтриметоксисилана с гидроксильными группами волокнистого материала и с образованием связи Si-O-наполнитель, так как в водных растворах 3-глицидоксипропилтриметоксисилан гидролизуется с образованием силанольных групп -SiOH, активно реагирующих с ОН-группами волокнистого наполнителя.

Таким образом, изобретение позволяет повысить прочность волокнистых материалов и может найти применение в качестве армирующих наполнителей в полимерных композиционных материалах.

Изобретение относится к способу получения армирующих наполнителей и может быть использовано для увеличения прочности в технологии получения гидратцеллюлозной технической нити. Способ получения модифицированных волокнистых материалов на основе гидратцеллюлозной технической нити включает модификацию волокнистых материалов водными растворами 3-глицидоксипропилтриметоксисилана, последующую сушку и термообработку, при этом процесс модификации гидратцеллюлозной технической нити проводят водными растворами 3-глицидоксипропилтриметоксисилана при следующих условиях: содержание 3-глицидоксипропилтриметоксисилана в водном растворе 2-10 мас.%, содержание уксусной кислоты 0,1-0,5 мас.%, рН среды 4,4-4,6, продолжительность модификации 58-62 секунды, температура раствора 18-22°С, с последующей сушкой пропитанных волокнистых материалов при температуре 48-52°С в течение 38-42 минут и термообработкой при температуре 98-102°С в течение 14-16 минут. Технический результат заключается в повышении прочности волокнистых материалов при получении модифицированных волокнистых материалов на основе гидратцеллюлозной технической нити за счет физико-химического взаимодействия функциональных групп 3-глицидоксипропилтриметоксисилана с гидроксильными группами волокнистого материала и с образованием связи Si-O-наполнитель, так как в водных растворах 3-глицидоксипропилтриметоксисилан гидролизуется с образованием силанольных групп -SiOH, активно реагирующих с ОН-группами волокнистого наполнителя. 2 табл., 4 пр.

Способ получения модифицированных волокнистых материалов на основе гидратцеллюлозной технической нити, включающий модификацию волокнистых материалов водными растворами 3-глицидоксипропилтриметоксисилана, последующую сушку и термообработку, отличающийся тем, что процесс модификации гидратцеллюлозной технической нити проводят водными растворами 3-глицидоксипропилтриметоксисилана при следующих условиях:

содержание 3-глицидоксипропилтриметоксисилана в водном растворе, мас.% 2-10 содержание уксусной кислоты, мас.% 0,1-0,5 рН среды 4,4-4,6 продолжительность модификации, с 58-62 температура раствора, °С 18-22,

с последующей сушкой пропитанных волокнистых материалов при температуре 48-52°С в течение 38-42 минут и термообработкой при температуре 98-102°С в течение 14-16 минут.