Сативалдиев азиз кахраманович
1 часть. Анализ и оценка технологии заключительной
Download 1.37 Mb. Pdf ko'rish
|
Монография Сативалдиев А.К
|
8
1 часть. Анализ и оценка технологии заключительной отделки 1.1 Препараты и катализаторы для химической модификации целлюлозосодержащих тканей. Для отделки тканей используются ряд аппретирующих реагентов, содержащих в своем составе реакционно-способные функциональные группы, которые могли бы вступать в реакцию с гидроксильными группами макромолекул целлюлозы. Для заключительной отделки целлюлозосодержащих тканей в свое время было предложено использовать в качестве сшивающего реагента формальдегид. Такая отделка приводит к увеличению несминаемости, в то же время она сопровождается значительным снижением прочностных характеристик отделанных тканей. В связи с этим многими исследователями ведется поиск новых реагентов с целью уменьшения потери прочности х/б тканей при химической отделке. Так, авторами [2] изучена возможность использования N - гидроксиметильных производных: метилольные производные мочевины, этиленмочевины, пропилен мочевины, меламина и- др. Свойства указанных препаратов, устойчивость в растворах, це- лесообразность применения их для того или иного вида отделки, ус- тойчивость нанесенных на текстильные материалы аппретов, эффективность применения их в отделочном производстве достаточно хорошо изучены и описаны в литературах [3-4]. Однако, указанные методы химической модификации х/б тканей уже ставшие классическими способами высококачественной отделки, с использованием вышеприведенных препаратов не позволяет считать проблему отделочных производств исчерпанным. В настоящее время решаются проблемы оптимизации способов заключительной отделки с учетом задач охраны окружающей среды, связанных с необходимостью снижения выделения 9 формальдегида в атмосферу цеха и содержания его в отделанной готовой ткани [5]. Фирмой "Хехст" выпушены технические продукты с пониженным содержанием свободного формальдегида, такие как акрофикс НТМ-производное гидроксиметил- дигидроксиэтилен мочевины и акрофикс НФЦ-препарат на основе модифицированой N, N-дигидроксиметил-дигидроксиэтиленмочевины. Химическая активность этих продуктов ниже, чем карбамола ЦВМ, поэтому при их использовании требуются более высокая кон- центрация катализаторов и более жесткие условия термообработки. Препараты, применяемые для малосминаемой и малоусадочной отделки х/б тканей и тканей из смешанных волокон, устойчивы к действию хлора и кипячению при стирке. Количество свободного формальдегида в отделанных тканях в 5-6 раз меньше, чем при использовании карбамола ГЛ, и карбамола ЦЭМ [6]. Большой интерес для отделки тканей представляет гидроксиметилакриламид, с помощью которого двухстадийным способом можно придать текстильным материалам устойчивость к смятию в сухом и мокром состояниях. В настоящее время для модификации хлопчатобумажных тканей предлагают [7] использовать N-гидросиметилметакриламид, который по сравнению с N-гидроксиметилакриламидом обладает более стабильной реакционной способностью, низкой токсичностью. При химической отделке данным препаратом лучше сохраняется раз- рывная прочность ткани. Фирмами "Боме" и "Хенкель" /ФРГ/ предложены отделочные препараты на основе акриловых соединений с активными группами. [8]. Фирмой "Боме" разработан акриловый анионо активный сшивающий препарат "Претавил 9179", который выпускается в композиции с смягчителем, эластомером и катализатором и 10 рекомендуется для отделки легких тканей с малым запасом прочности, так как при применении данного препарата разрывная нагрузка уменьшается до 18% при сумме углов раскрытия ткани в мокром состоянии примерно 230 0 . Предложенный фирмой "Хенкель" реактивный акриловый "сшивающий" препарат БА 3549 может применяться с традиционными катализаторами хлоридом магния или аммония и позволяет получить ткани с о несминаемостью в мокром состоянии до 280 0 , при потере разрывной нагрузки до 15-22%. Ткани с отделкой акриловыми препаратами имеют эластичный шелковистый гриф, устойчивый в процессе стирок. Сопоставление эффективности применения таких препаратов, как акриламид, метакриламид, N, N-метиленбисакриламид, N- метоксиметил-метакриламид и их смесей в присутствии, в качестве катализаторов, фосфорных солей (Na H 2 Р0 4 , Na 2 HP0 4 ) показало, что наилучший баланс показателей физико-механических свойств ткани достигается при использовании N- метоксиметилметакриламида [9]. При разработке новых отделочных препаратов большое внимание уделяется изысканию соединений позволяющих, с одной стороны, снизить концентрацию химических препаратов в рабочем растворе при аппретировании тканей, с другой стороны уменьшить выделение формальдегида в процессе отделки. Широкое применение нашли производные акриловой кислоты,-/метилакриламид, полиакриламид (ПАА) при несминаемой отделке "стирай носи", "форниз" [10], тканей из целлюлозных волокон, применение которых приводит к улучшению показателей отделанных тканей с меньшей потерей прочности. Метилолакриламид в присутствии катализаторов, таких как азотнокислый цинк+хлористый цинк, персульфат аммония, калия, 11 натрия, сульфат железа, перекись водорода или смесь его с хлоридом аммония, вступает в реакцию с целлюлозой за счет метилольной группы и разрыва двойной связи. Однако недостаточное количество производства метилолакриламида не удовлетворяет потребность текстильных комбинатов в нем, и кроме того химическая отделка текстильных материалов метилолакриламидом требует определенного подхода. Так, например, для отделки текстильных материалов метилолакриламидом требуется двухстадийный способ отделки тканей, заключающийся в том, что на первой стадии протекает прививка за счет метилольных групп N-метилолакриламида к целлюлозе в присутствии кислых катализаторов, и вторая стадия, обработка окислительным катализатором персульфатом или перекисью водорода с хлоридом аммония, для раскрытия двойных связей метилолакриламида и взаимодействия с гидрокси целлюлозой. При этом температура термообработки составила 120 0 С и время 15 мин., что является нерентабельным. При этом происходит также частичная окислительная деструкция макромолекул целлю- лозы и снижается прочность ткани. При одностадийном методе обработки текстильных материалов, хотя и получена высокая несминаемость (250 0 -270 0 ) после предварительной сушки и термообработки 150 0 С, время 3,5 мин, потеря прочности составила 25-30% от исходного значения. Применение ПАА при отделке тканей усложняет процесс приготовления аппретирующего раствора из-за высоких вязкостных характеристик его водных растворов. С целью уменьшения потери прочности отделанных тканей от первоначальной прочности предложено отделывать х/б ткани в присутствии поливинилового спирта. При этом установлено, что 12 увеличение концентрации ПВС в отделочном растворе приводит к уменьшению потери прочности модифицированных тканей. Однако для осуществления данной технологии требуются в большом количестве органические растворители. [11] Изучена возможность применения для отделки х/б тканей смеси хлоргидридных производных (хлоропола-2, хлоропола ЦЭМ с карбамолом Э или карбамолом ЦЭМ) и установлено, что обработка смесью препаратов придает тканям высокий эффект несминаемости в сухом и мокром состояниях соответственно 300 /210 0 . [12] Анализ полученных результатов показал, что на ткани, обрабо- танной хлорополом-2, почти нет смолы и она не приобрела эффекта несминаемости. Очевидно, хлоропол-2 не взаимодействует с целлюлозой в кислой среде, поэтому химическую модификацию текстильных материалов хлорополом-2 необходимо проводить в водно-этанольной среде. Применение в отделочных производствах органических раство- рителей затруднено, так как процесс сильно усложняется. Следует отметить, что синтез хлорпроизводных более сложен, чем метилольных, кроме того они взаимодействуют с целлюлозой в щелочной среде при строгом соблюдении технологического процесса, а в кислых средах такого эффекта не наблюдается. Поэтому использование их в виде смеси с метилольными производными не целесообразно. Кроме того в щелочной среде изменяются оттенки набивных тканей и наблюдается пожелтение белых тканей. Применение диметилолдиэтиламиноэтилкарбомата в количестве 172 г/л для отделки х/б тканей дало возможность повысить угол несминаемости до 247 0 . Однако при этом наблюдается сильное падение прочности, составляющие 47-50 % от исходного и изменение окраски тканей [13]. Также предлагают 13 отделывать х/б ткани парами глицедола при высокой температуре 150-170 0 С под давлением. [14] С целью устранения преждевременной конденсации метилольных производных, отделку тканей проводили частично этерифицированными или метилированными аппретирующими реагентами, которые дали те же показатели, что и отделка обычными аппретирующими реагентами [15]. При этом в качестве катализатора рекомендуется хлорид магния и процесс отделки ведется при 163-187 0 С. Для отделки тканей по способу "Форниз" синтезирован карбамол ГЛ [16], оптимальная концентрация которого составляет 300 г/л. В отличие от карбамола ЦЭМ, карбамол ГЛ оказался более стабильным в присутствии кислых катализаторов. После термообработки несминаемость увеличилась не значительно. Однако при этом расходуется избыточное количество сшивающего реагента и поэтому более целесообразно использовать карбамол ГЛ при отделке тканей традиционным способом. Для улучшения качественных показателей тканей предложен ряд формальдегидо содержащих производных мочевины: этилен и оксиэтилен-мочевины, хлорированные или этерефицированные аппретирующие реагенты. При этом расходуется большое количество реагентов, от 200 до 300 г/л., и наблюдается значительное падение прочности отделанных тканей и выделение формальдегида в свободном виде, что связано с малой эффективностью катализаторов. Предложено использовать для отделки тканей эпоксидные производные алифатических и ароматических многоатомных спиртов. Однако эпоксидные соединения трудно растворяются в воде, что требует дополнительного введения в состав полярных и неполярных растворителей. Применение более эффективных катализаторов и 14 введение в состав эффективных акцепторов формальдегида, образующих новые ковалентные связи между макромолекулами целлюлозы, дает возможность улучшить качественные показатели отделанных тканей и снизить расход аппретирующих реагентов. Создание высокоэффективных способов несминаемой отделки сопровождается широким проведением работ по изысканию новых катализаторов, изучению механизмов их действия и выявлению областей наиболее рационального применения. В настоящее время широко рекомендуются так называемые высокоактивные катализаторы "сшивки", использование которых позволяет значительно снизить температуру и длительность тепловой обработки волокнистого материала (100-125 0 С вместо 150- 160 0 С). Такими катализаторами являются, например смеси солей металлов с гидрокси или алкилгидроксизамещенными моно три и трикарбоновыми кислотами, обладающими каталитической активностью. Присутствие кислот в аппретирующем растворе по разному вли- яют на каталитическую активность хлоридов различных металлов [17]. Так например, каталитическая активность смеси солей металлов и винной кислоты падает. Органические кислоты средней силы такие как малеиновая, лимонная, винная, гликолевая, щавелевая обладают практически одинаковыми активирующими действиями на соли металлов. Поэтому, взамен свободных кислот рекомендуют использовать смеси хлорида магния с тетрофторборатом натрия. Применение смеси позволяет снизить температуру термообработки до 125°С и длительность до двух минут [18]. Для снижения температуры термообработки до 100-120 0 С (время 2 мин) рекомендуется использовать катализатор AL 2 (OH) 5 - CL отдельно или в смеси с солями и органическими кислотами. При 15 ускоренной конденсации термообработку проводят при температуре 175-215 0 С с использованием смеси AL 2 (OH) 5 -CL с фосфорной кислотой или пероксидом водорода [19]. Широкий диапазон температурных условий термо обработки (от 100 до 175 0 С) обеспечивает применение в качестве катализатора производных мономерной алкилфосфиновой (С<8): метил, хлорметилг трихлорметил фосфиновой кислоты, их солей магния’и аммония, фенилфосфиновой кислоты и ее диаммониевой соли [20]. В ка- честве эффективных катализаторов при несминаемой отделки х/б и вискозных тканей рекомендуется сульфаминовая кислота и ее аммонивая соль [21]. Правильный выбор катализатора, его концентрация, природа и его активность в реакциях сшивки молекул целлюлозы играют решающую роль при качественной отделке тканей [22]. До настоящего времени использовались ряд катализаторов, в том числе соляная кислота, хлорид магния и борфторид натрия для сшивки целлюлозы формальдегидом [23]. Эффективным катализатором оказался борфторид, но при сшивке целлюлозы формальдегидом наблюдается большое падение прочности, достигающее, до 50 %. Аналогичные результаты получены при использование в качестве катализаторов органических кислот, их смеси с неорганическими солями, а также поликарбоновых кислот [24-25]. Были проведены эксперименты по использованию трихлоруксусной кислоты для модификации текстильных материалов в присутствий диметилолдиоксиэтиленмочевины. Однако она оказалась неприемлемой из-за разложения трихлоруксусной кислоты при термической обработке с образованием хлороформа [26]. Интересны работы для оценки малосминаемости х/б тканей, проводимой по углу восстановления обработанной ткани, в которых 16 в качестве катализаторов использовались оксазолидины, а также смеси органических и неорганических кислот [27-30]. Разработан новый катализатор активатор F, который одновре- менно стимулирует сшивку макромолекул целлюлозы и снижает степень ее гидролиза [31]. Исследователями [32] предложены новые эффективные катализаторы ТЕМ, ТКЦ и ТЕК, обеспечивающие образование поперечных связей между макромолекулами целлюлозы волокна во время сушки тканей, что позволило совместить сушку и термообработку при малосминаемой отделке в одну операцию и вести процесс способом, так называемым, скоростной конденсации. Например, применение катализатора ТЕМ дает возможность провести процесс отделки при температуре 130 0 С в течение 1 мин, обеспечив при этом повышение разрывной нагрузки на одну нить на 15%, а стойкость к истиранию тканей на 40% по сравнению с отделкой, включающий термообработку при использовании катализатора хлорида магния. При отделке способом скоростной конденсации в присутствии катализаторов ТКМ, ТКЦ и ТКК количество образованных N- дигидроксиметилэтиленмочевиной поперечных связей достаточно для придания тканям высокого эффекта несминаемости в сухом и мокром состояниях, а прочность этих связей обеспечивает эффект отделки, устойчивый к щелочному гидролизу. Хорошее соотношение эффекта несминаемости и показателей физико-механических свойств ткани достигается при использовании в качестве катализатора оксалата мочевины [33]. Так, при отделке тканей с помощью карбамола ЦЭМ температура термообработки не о должна превышать 170 0 С, при использований хлорида и персульфата аммония - 130°С. [34] 17 Для достижения высокого эффекта несминаемости х/б тканей и тканей из вискозных штапельных волокон при значительном сохранении их прочностных показателей предложен в качестве катализатора дихлоризоцианурат натрия, который как установлено [35], весьма благоприятно влияет на белизну неокрашенных и чистоту цвета окрашенных материалов. На протяжении ряда лет на кафедре неорганической химии Ташкентского института текстильной и легкой промышленности ведутся исследования и поиск в различных направлениях по вопросам малоусадочной отделки. Авторами [36-45] предлагается использовать в качестве катализатора для несминаемой отделки х/б тканей новый комплексный катализатор (НКК). Это дает возможность не только улучшить качество тканей, но и снизить расход аппретирующих реагентов. Авторами [46] предложен эффективный катализатор для отделки тканей, применение которого дало возможность снизить расход аппретирующих реагентов и резко улучшить качественные показатели тканей. В отличие от известных катализаторов, предлагаемый авторами, имеет в своем составе, многозарядные катионы как Са +2 , Mg +2 , Fe +2 , NH 4+ . Наличие этих катионов благоприятствуют мягкому протеканию сшивки макромолекул целлюлозы сшивающими реагентами. Таким образом, на основании литературных данных, можно сделать заключение, что катализаторы занимают одно из важных мест при высококачественной отделке тканей метилольными производными мочевины и глиоксалевыми аппретирующими реагентами. В качестве катализаторов предложено использовать ряд кислых солей металлов I—III группы элементов, органические и неорганические кислоты и оксикислоты. После отделки тканей в присутствии предложенных катализаторов наблюдается сильное 18 падение прочности: процесс отделки включает сушку и термообработку. Для достижения определенных физико- механических показателей расходуется избыточное количество сшивающего реагента, что связано с уменьшением эффективности применяемых катализаторов. Аппрет нанесенный на текстильной материал не устойчив к действию внешних факторов и через определенное время из отделанных тканей выделяется формальдегид в свободном виде, что снижает эффект отделки. Это связано с тем, что при процессе отделки известными катализаторами преимущественно образуются гомополимеры сшивающего реагента и поперечные связи, содержащие несколько звеньев молекул сшивающих реагентов между макромолекулами целлюлозы. Отделка тканей в присутствии катализаторов, состоящих из ор- ганической кислоты и неорганической соли, позволяет снизить тем- пературу термообработки, но при этом расходуется большое коли- чество аппретирующего реагента и катализатора. В процессе отделки образуется кислота, которая не только ускоряет процесс сшивки целлюлозы аппретирующими реагентами, но и приводит к деструкции целлюлозы. Тем не менее, применение эффективных катализаторов приводит к улучшению качественных показателей тканей с меньшим расходом аппретирующих реагентов. [47]. Download 1.37 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|