Способ модификации плоских изделий из полиэтилентерефталата Советский патент 1981 года по МПК C08J7/10 

(54) СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ПЛОСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА

1

Изобретение относится к способу модифицирования поверхности обработанных полимерных материалов, а именно плоских текстильных изделий, воло-кон или пленок из полиэтилентерефталата, посредством электронной бомбардировки в разряде при пониженном., давлении газа для образования йа этих поверхностях химических или фи- «л зических изменений и улучшения тем самым их технологических свойств или для возможности или облегчения последующих отделочных реакций.

Извес1ны способы модификсщии по- 15 верхности твердых полимерных тел посредством обстрела электронами высокой энергии, в которых используют электронный ускоритель, придгиощий электронс1М энергию от примерно 20 100 кэВ до нескольких мегаэлектронвольт {Д . При этом преобладгиощее большинство систем применяют генераторы Ван-де-Граафа или трансформаторы с изолированным стержнем. Сущест- 25 венным признаком этих методов облучения является зависящая от энергии глубина проникновения электронов в твердое тело, которые, при достижении шлиеназванных энергий, пронизы- 30

вают насквозь плоские текстильные изделия, волокна илл пленки.

Для областей технического применения электронный ускоритель является очень дорогой аппаратурой. Необходимые средства для возбуждения высокого напряжения- и проведения облучения для потенциального потребителя зачастую превосходят по стоимости техническую оснастку. Также требуются мф оприятия для защиты обслуживающего персонала от вредных воздействий и облучения.

Известны также способы, при которых поверхность обрабатывае -олх твердых тел приводится в соприкосновение с ионизированными газемии f2 J. Ионизированный газ возбуждается посредством тлеющего, коронного или искрового разряда. При этом происходит взаимодействие между находящимися в разряде свободными электронами« ионами и возбужденными нейтргшьными частицами и поверхностью твердого тела. Однако энергия взаимодействия при этом способе составляет лишь несколько элeктpoнвoJ ьт. Попадающие в этих плазменных устройствах на поверхность.твердого тела элект-,

РОНЫ по своей энергии на несколЬКо порядков ниже, чем электроны, выстреливаемые при методе с ускорителем, благодаря чему глубина их проникновения остается ограниченной .(менее 1 мкм) .

Наиболее близким к изобретению является способ модификации плоских изделий из полимеров путем электронной бомбардировки их в плазме газового разряда, в том числе низкого давления в процессе пропускания между плоскими электродами, причем расстояние между электродом и изделием составляет 1,5-3 мм, а полярность электродо не задается Р}.

Недостатком известного способа являются низкие технологические свойства изделий, такие, как гидрофильнбсть, гидрофобность, антистатические свойства.

Цель изобретения - повышение технологических свойств изделий.

Для этого в известном способе модификации изделия пропускают на расстоянии 2-5 см параллельно отрицательно заряженным относительно плаз- . мы электродам, заземленным со стороны, противоположной модифицируемому . изделию, .параллельно расположенным металлическим листом, а с другой стороны покрытым алюминием, окисью кремния или политетрафторэтиленом, причем при алюминиевом покрытии электрода применяют работающий при давлении 1-100 Па разряд постоянного тока с плотностью мощности 0,1-2 Вт/см и напряжением 300 В - 1 кВ, а в качестве разрядного газа - кислород, и при покрытии электрода из окиси кремния или политетрафторэтилена приме-, няют работающий при давлении 1-100 Па высокочастотный разряд с плотностью мощности 0,1-2 Вт/см и частотой 1-30 МГц, а в качестве разрядного газа - аргон.

Способ может также осуществляться при условии, что разрядный газ содержит пары акриловой кислоты.

Для управления интенсивностью обрабйтки, которая измеряется, например, поглощающей способностью плоркого текстильного изделия из гидрофобных волокнистых материалов, в качестве материала покрытия для плоских электродов применяется, предпочтите дьно, при низкой интенсивности обработки - окись кремния и аргон в качестве разрядного газа, при высокой интенсивности - комбинация алюминий и кислород.

Образующиеся на отрицательно заряженных плоских электродах положительные ионы освобождают там вторичные гамма-электроны, число которых на освобожденный ион з 1висит в основном От комбинации материала электродов - вида ионов и от энергии ионов Вторичные гамма-электройы, благодаря имеющемуся между поверхностью электродов и плазмой градиенту потенциала, ускоряются через темное пространство и выстреливаются на противоположную поверхности электродов поверхность обрабатываемого материала. Расстояние между поверхностью электродов и обрабатываемым материалом выбирается в 2-5 раз большим, чем темное пространство, и лежит в диапазоне 2-5 см. Попадающие

1на обрабатываемый материал вторичные гамма-электроны имеют энергию, соответствующую градиенту потенциала через темное пространство, составляющую 0,5-2 кВ.

Энергия попадающих на поверхность обрабатываемого материала вторичных гамма-электронов устанавливается напряжением на поверхности электродов, а плотность тока устанавливается выбором комбинации материала электродов - разрядный газ, кроме того, параметрами разряда. Материал электродов и разрядный газ комбинируются так, чтобы обрабатываемый материал не был поврежден из-за неизбежного распыления поверхности электродов при ионной бомбардировке. Также, в качестве материала электродов может быть выбран полимер,

который.под действием ионного обстрела интенсивно разлагается и расщепляется на прививаемые остатки мономеров, которые концентрируются в газовой атмосфере.- На активированной облучением вторичными электронами

поверхности обрабатываемого материара мономеры прививаются. Таким обра:зсм, становится возможным, одновременное образование мономеров активирования поверхности полимера и

прививки.

Пример 1. Плоское трикотажное изделие из полиэтилентерефталатных волокнистых материалов подвергают электронной бомбардировке предлагаемым способом. В вакуумной камере находятся плоские электроды, к которым подведено высокое напряжение и которые имеют ширину около

30 см и длину около 8 см и со cTdpoны противолежащей пространству обработки экранированы заземленной листовой обшивкой, расположенной на расстоянии около 0,7 см от плоских электродов. Применяются плоские электроды, покрытые алюминием, и кислород в качестве разрядного газа. Между удаленными друг от друга на 8 см плоскими электродами ситлметрично к ним проводится обрабатываемое

плоское текстильное изделие. При применении высокого напряжения в 1 кВ, атмосферы обработки из кислорода при 5 Па и плотности мощности в 1 Вт на 1 скР, плоское текстильное иэделие проводится между плоскими электродами так, что время обработки составляет 2 с. Благодаря этой обработке создаются эффекты, которые хотя и достигаются посредством из- . вестных способов плазменной обработки, но в существенно большее время.

Если, например, обработанное таким способом полизтилентерефтгшатное плоское изделие в течение 30 мин в атмосфере инертного газа обрабатывается 10%-ным водньви раствором акриловой кислоты, то приращение массы измеряется в 3%. Это вызывает перманентные антистатические свойства.

Если предварительно обработанное прлизтилентерефталатное плоское изделие погружают в раствор кислотного красителя, то через 15 мин высота пропитки достигает 18 см, тогда как при необработанном контрольном образце она составляет 2 см. Загрязняемость предварительно обработанного таким способом полиэтилентерефтгшатного плоского изделия благодаря этому снижается, а способность к очистке улучшается.

Гидрофильйость изделий определялась по скорости перемещения воды в

По примеру 1

Из приведенных в таблице данных видно, что в cjjy4ae обработки в соответствии с предлагаемым способом образцы сохраняют впитывающую способность и при большом количестве промывок .

Пример 2. Аналогично примеру 1 обрабатывается плоское текстильное изделие из полиэфирного волокнистого материала, однако поверхность плоских электродов покрыта политетрафторэтиленом, а разряд получают от высокочастотного генератора с частотой 3 МГц. В качестве разрядного газа применяют аргон.

Под действием обстрела ионами аргона на п)верхности политетрафторэтилена имитируют, полимерные частицы и электроны. Таким образом атмосфера обработки обоггицается продуктами распада политетрафторэтилена, которые под действием электронного облучения полимеризуются на погоризонтальном направлении. Определялось время, необходимое для достижения фронта впитывающейся воды до определенной отметки 5 см от момента погружения полоски испытуемого образца в дистиллированную воду. Для сравнения использовалось трикотажное полотно из полиэтилентерефталатного волокна.

Обработка осуществлялась:

в соответствии с изобретением по примеру 1;

при коронном разряде в воздухе (17 KB; 50 Гц);

при тлеющем разряде в кислороде с внешними электродс1ми при давлении О,5 мм рт.ст.

При зтом сравниваемые материалы подвергались промывкам, число которых доходило до 50.. Одна промывка продолжалась в течение 15 мин при 60 С в дистиллированной воде без добавки моющих средств.

25 Полученные результаты представлены в таблице.

8,2 14,8 30,0

100

лиэфире. Таким образом плоское изделие из полиэфирного волокнистого материала становится гидрофобным.

Пример 3. Показанная в примерах 1 и 2 обработка плоского текстильного изделия ограничивается только одной стороной обрабатываемого материала, когда при симметричном расположении плоских электродов об- , рабатываемый материал проводится по оси их симметрии и один из плоских электродов отключен. Благодаря односторонней обработке экономится энергия. Для одностороннего модифицирования обрабатываемый материал-может также проводиться относительно

электродов двумя слоями, так что производительность обработки удваивается., в этом случае модифицируются только внешние стороны двойной ленты. Известное само по себе модифицирование поверхности полимеров благодаря ее взаимодействию с ионизированными газами существенно интенсифицируется вследствие нацеленного использования особенно сильно выделяющихся при специальной конфигурации электродов вторичных электронов /в кислоэлектронвольтовом диапазоне. Благодаря этому для последукядих реакций отделки можно достигнуть времени обработки и активирования меньше 15 с, так что для достижения определенного , уже известного эффекта модифицирования плазменная обработка очень экономична, и для определенных случаев затраты на аппаратуру для электронного ускорителя могут быть снижены.

Далее, имеется возможность одновременного образования мономеров, активирования и прививки или активирования и прививки.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. 8-115.7, опублик. 1971 (прототип).