Способ получения модифицированных химических волокон Советский патент 1981 года по МПК D01F1/10 

(Sk) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

I

Изобр етение относится к получению модифицированных химических волокон, в частности обладающих пониженной электризуемостью.

Наиболее эффективным методом снижения электризуемоети химических волокон и уменьшения заряда статического электричества, возникающего на них при переработке и эксплуатации, является использование антистатиков..

Известен способ получения модифицированных химических (ацетатных) волокон, введением в раствор волокнообразующего полимера четвертичной аммониевой соли, смесей насыщенных и ненасыщенных жирных спиртов с длинноцепочными алкильными радикалами или полиметаллсилоксанов, содержащих в основной цепи атомы железа, циркония или титана 1 и 2J

Введение антистатиков в прядильный раствор или расплав полимера перед формованием обеспечивает получение волокон с более стойким к мокрым обработкам антистатическим эффектом, но сам достигаемый эффект сравнительно невелик, электрическое сопротивление получаемой ацетатной нити снижается всего лишь на 2 десятичных порядка - с 10 Ом-см, что недостаточно для обеспечения нормальной текстильной переработки,и комфортности получаемых из этой нити из делий.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения модифицированных химических волокон введением в раствор волокнообразующего полимера (например, ацетата целлюлозы) полимерного антистатика ,(полиакриловой кислоты или ее сополимера с акрилонитрилом-антистатик АК) и формованием. Введение антистатика АК в количестве 10% в ацетатную нить снижает ее удельное поверхностное электрическое сопротивление на З лесятичных порядка до Ю Ом-смГЗ. Недостатками этого полимерного антистатика являются: 1.Растворимость в ограниченном числе растворителей - ацетоне, сводит возможности применения этого антистатика для модификации лишь од ного вида волокна-ацетатного. 2.Для указанного (на З- десятичных порядка) снижения электризуемости ацетатного волокна, обеспечивающего приемлемые санитарно-гиги нические условия эксплуатации получаемой из него одежды, необходимо введение в волокно сравнительно бол ших (5-7% от массы волокна) количес антистатика. 3.Указанное снижение электризуе мости ацетатных волокон, реализуетс лишь после первой стирки или специальной обработки готового волокна или ткани раствором соды, которые необходимы для превращения карбокси льных групп антистатика в более эффективные солевые. Таким образом, при формовании ацетатной нити, моди фицированной указанным антистатиком и ее текстильной переработке пробле ма снижения остается переменной. Цель изобретения - увеличение ассортимента модифицированных волокон, снижения расхода антистатика при сохранении антистатических свойств и получения устойчивого эффекта. Цель достигается тем, что соглас но способу получения модифицированных химических волокон введением в раствор волокнообразующего полимера полимерного антистатика и формовани ем, в раствор волокнообразующего полимера вводя водно-органическую дисперсию натриевой или литиевой со ли полимера на основе хлорированного поливинилхлорида и сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола в количестве 1,8-4,0% (в ра чета на полимер) от веса волокнообразущего полимера. Структуру используемого в качестве антистатика полимера можно представить двумя пространственно-совмещенными, взаимно пронизывакйдими дру друга матрицами, одна из которых образована макромолекулами линейногс полимера (ХПВХ), другая - трехмерной сеткой сшитого полимера (сополимер стирола и дивинилбензола). 34 Такая структура создается при синтезе полимера, который осуществляют, сополимеризуя стирол и дивинилбензол в массе ХПВХ, набухшего мономерах или в смеси мономеров с каким-либо растворителем. За счет реакций переноса цепи возможно также образование и некоторого числа химических связей между ХПВХ и сополимером стирола и дивинилбензолом. Характером молекулярной структуры полимера определяются его специфические свойства, отличные от свойств индивидуальных полимерных составляющих ХПВХ и сополимера стирола с дивинилбензолом. Так, полимер способен к пластичнохрупкому вальцеванию, при котором одновременно с пластическим течением ХПВХ компоненты под влиянием сдвиговых воздействий происходит хрупкое разрушение трехмерной сетки полистирольной компоненты. Получаемый пластификат способен к образоваиию мелких (с частицами размером менее 1 мкм) стабильных дисперсий в органических растворителях, растворяющих исходный. ХПВХ. Роль тора в этих дисперсиях играют хорошо сольватированные цепи ХПВХ, совмещенные на молекулярном уровне с сополимером стирола и дивинилбензола. В полимер путем полимераналогичных превращений могут быть введены различные функциональные группы. Так сульфохлорированием полимера (реакция идет по ароматическим ядрам полимера) , в него могут быть введены группы - , которые омыления могут быть переведены в сульфогруппы - SOijH и далее - обработкой елочью металлсульфонатные группы, например - SOjNa,- SOjLi (соответстенно Ма- и LI-формы). Для синтеза полимера используют ХПВХ со следующими характеристикаи:Содержание хлора, %63-65 Молекулярная масса68000-80000 Удельная вязкость 0,2 -ного раствора в циклогексаноле0,18-0,22 Полимер имеет следующий состав: Содержание ХПВХ, 80,8

58

Содержание сополимера стирола и дивинилбензолаД19,2

Степень сшивки лимёрной нгЬмпонеиты

( эвена дивинилбензола на 9б звеньев стирола) . %-k Ввиду нерастворимости полимера не могут быть определены такие его харакч теристики, как вязкость, молекулярная масса и т.п.

Сульфохлорирование осуществляют хлорсульфоновой кислотой , при щелочном омылении хлорсульфоновые группы превращаются в металлсульфонатные. СОЕ полимера составляет 1,81,9 мг.экв/г.

Полученный полимер не растворим, не сохраняет способность сильно набухать во stex растворителях, растворяющих исходный ХПВХ. При вальцевании под влиянием сдвиговых воздействий, его трехмерная структура разрушается и продукт приобретает способность образовывать тонкие стабильные дисперсии (размер частиц менее 1 мкм) в органических растворителях - aцetoне, водно-ацетоновых смесях, метиленхлориде и смесях иетиленхлорида со спир том,диметилформамиде, капролактаме и других - практически во всех растворителях,используемых для получения растворов для формования химических вопоко

Эти дисперсии хорошо совмещаются с растворами и расплавами различных полимеров, не увеличивая их вязкости и не ухудшая стабильности и способности к волокнообразованию.

Концент|эацию полимера дисперсии, вводимой а раствор волокнообразуюЩего полимера выбирают такой, чтобы вязкость дисперсии приблизительно была равна вязкости раствора, в которой ее вводят. Это необходимо для создания наиболее благоприятных условий смешения.

После гомогенизации смеси проводят определение содержания растворителя в полученном растворе и его корректировку, поэтому концентрация полимера в дисперсии не является технологическим параметром.

Количество полимера, из которого готовят дисперсию, составляет 1 , от массы волокнообразующегб полимера и определяется его прототипом.

П р и м е р 1 . 50 г допол ительно хлорированного поливинилхлорида

34

(ХПВХ) заливают смесью 1б,5 г стиропа, 0,66 г дивинилбензола и 0, г динитрила азодиизомасляной кислоты и оставляют набухать при комнатной температуре 1 ч. Набухший ХПВХ заливают 350 мл 0, раствора поливинилового спирта и проводят сополимеризацию при 80°С в течение 12 ч. Выход молекулярно-совмещенного полимера от массы исходного ХПВХ. Продукт отмывают горячей () водой от поливинилового спирта, высушивают при 50°С и заливают смесью СС14. и дихлорэтана, взятых в объемном соотношении 2:1. Через 1 ч избыток растворителей сливают и заливают набухший полимер хлорсульфоновой кислотой. Сульфохлорирование проводят при комнатной температуре 3 ч после чего полимер отмывают от хлорсульфоновой кислоты водными растворами серной кислоты, помижающейся концентрации, и затем - от серной кислоты водой. Сульфохяорированный полимер омыляют 5%-ным раствором LiОН (для получения литиевой формы) отмывают от избытка щелочи водой, готовый продукт сушат при 50°С и вальцуют в листы при 70-80°С. Статическая обменная емкость (СОЕ) полученного продукта 1,8 мг-экв/г.

Готовят 2Ц%-ный раствор вторичного ацетата целлюлозы в смеси ацетона и воды (95:5), вводят в полученный раствор 2,5% (от массы ацетата) литиевой формы полимера, предварительно диспергированной в небольшом количестве указанной водо-ацетоновой смеси. Раствор гомогенизируют, фильтруют,обезвоздушивают и используют для формования ацетатной нити линейной плотности 11 текс f 3 по сухому способу известным методом. Параллельно формуют контрольную нить той же текстильной структуры, не содержа1цую добавки молекулярносовмещенного полимера.

Удельное продольное поверхностмое электрическое сопротивление модифицированной нити 8,1-10 0м-см, контрольной 2,7-Ю Омсм.

П р и м е р 2 .Готовят 19,6%-ный раствор триацетата целлюлозы в смеси метиленхлорида и этилового спирта (89111), вводятВ полученный раствор 1,8% (от массы триацетата) литиевой формы полимера с СОЕ 2,1 м(.экв/ предварительно диспергированной в небольшом количестве указанного раство7ригеля. Раствор гомогенизируют, фил руют, обезвоэдушивают и используют для формования нити f 26 по сухому способу известным методом. Параллел но формуют контрольную нить той же текстильной структуры, не содержа| ю добавки молекулярносовмещенного полимера. Удельное продольное поверхностно электрическое сопротивление модифицированной нити 9,2-10 Ом-см, контрольной t,-10 1м-см. П р и м е р 3. Готовят 13, раствор сополимера 86% акрилонитрила, 121 метилэкрилата и 2% итаконовой кислоты S диметилформамиде, вво дят в него t% (от массы сополимера) натриевой формы полимера с СОЕ 2,1 нг-экв/г, предварительно диспер гированной в небольшом количестве д метилформамида. Раствор гомогенизируют, обезвоздушивают и на лабораторной установке МУЛ-1 перерабатывают по мокрому способу известным методом в нить 36 текс f 60. Параллельно формуют контрольную нить той же текстильной структуры, не со держащую добавки молекулярно-совмещенного полимера. Удельное продольное поверхностное модифиэлектрическое сопротивление цированной нмти 7,2ОО ОмСМ, контрольной 1,1-10л)м-см. fT р и м е р ii. 8 раствор гкш14еинилхлорида (ПВХ) в диметигф: мймиде вводят 3,&% (от массы ПВХ) глитмееой формы полимера с СОЕ 1,S Mr-Ska/r, предварительно дисперг роввннои в неоольикж количестве диметмлфО(жамида. Раствор гомогенизируют, сЛезвоздушивают и на лаборатор ной установке МУЯ- 1 перерабатывают по мокрому способу известным метоX Стирку мотков нитей (по 2СР м), зашитых осу1чествляли в бытовой стиральной машине стиральный порошок Лотос, хк После 18 стирок. 3 ДОМ в нить линейной плотности 32 текс f 60. Параллельно формуют контрольную нить,той же текстильной структуры, не содержащую указанной добавки. Удельное продольное поверхностное электрическое сопротивление модифицированной нити 2,110 Ом .см, контрольной 9,2-10 Ом-см. ПримерЗ. В капролактам вносят 2,5% от его массы литиевой формы (толимера с СОЕ 1,8 мг-экв/г и 1,5 воды. Смесь в стеклянной ампуле нагревают до плавления капролактама и, встряхивая ампулу от руки, диспергируют полимер. Ампулу запаивают и нагревают на песчаной бане при 2б5С 2,5 ч, охлаждают до комнатной температуры, извлекают образовавшийся поликапроа « |д, измеяьчжот его, кипятят 1 ч в воде для удаления непрореагировавшего капролактама и низкомолекулярных примесей, высушивают и используют для ф(фмова мя из расплава известным методом мононити, имеющей после вытягивания в 3,56 раза линейную плотность 16 текс. Параллельно формуют контрольную мононить той же линейной плотности из поликапроамидэ, синтезированного без добавки молекулярно-со9«ея|енного полимера. Удельное П(Х)дольное поверхностное электрическое сопротивление модифици{ххванной мононйти 6,3-Ю ОМ-см, контрольной 3,2-10 -см. в таблице показаны (результаты влияния стирки, вернее отсутствие влияния стирки не электростатические характеристики волокон, модифицированг-адх перечисленными в примерах формами полимера, т.е. данные от удельнс и поверхностном электрическом соп- . ротивлении. Ом-см; в марлевые мешочки, Эврика, используя 9 . Таким образом, использование пред лагаемого изобретения обеспечивает получение модифицированных волокон с пониженным удельным поверхностным электрическим сопротивлением, устойчивым антистатическим эффектом при введении небольшого количества антистатика, пригодного для различных видов химических волокон. Формула изобретения Способ получения модифицированных химических волокон введением в раствор волокнообразующего полимера полимерного антистатика и формованием, отличающийся тем, что, с целью увеличения ассортимента мрди фицированных волокон, снижения расхо 310 да антистатика при сохранении антистатических свойств и получения устойчивого эффекта, в раствор волокнообразующего полимера вводят водно-органическую дисперсию натриевой или литиевой соли полимера на основе хлорированного поливинилхлорида и сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола в количестве 1,8-,0 (в расчете на полимер) от веса волокнообразующего полимера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Vf 186619, кл. О 01 F 1/10, 1966. 2.Авторское свидетельство СССР If 285156, кл. D 01 f 1/10, 1970. 3.Авторское свидетельство СССР JP , кл. D 01 F 1/10, 1972 (про-тотип).