Способ модификации диацетатцеллюлозных волокон
Владельцы патента RU 2515313:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) (RU)
Изобретение относится к технологии получения модифицированных полимерных волокон, в частности модифицированных и окрашенных ацетатцеллюлозных волокон. Композиция для формования волокон содержит диацетат целлюлозы с ацетильным числом 54.59%, модифицирующую добавку ликопин и органический растворитель - смесь ацетона с водой в объемном соотношении 95:5. Изобретение беспечивает придание ацетатцеллюлозным волокнам ровной, глубокой и прочной к физико-химическим воздействиям окраски с одновременным приданием им повышенной устойчивости к фотоокислительной деструкции при упрощении технологии крашения и расширении ассортимента красящих веществ. 2 табл., 3 пр.
Изобретение относится к области производства и колорирования полимеров и может быть использовано при стабилизации и колорировании изделий из ацетатов целлюлозы (АЦ).
При формовании волокон и пленок из растворов сложных эфиров целлюлозы применяются различного рода добавки, улучшающие такие свойства полимеров, как прочность, долговечность, устойчивость к воздействию деструктирующих факторов, что значительно расширяет сферу их применения.
Известен способ крашения триацетацеллозных волокон, заключающийся во введении в прядильный раствор триацетата целлюлозы 8-оксихинолина, формование из него волокна с последующей обработкой красителем дисперсным желтым 3 в перхлорэтиленовой красильной ванне (RU 2353723 C1, D06P 3/48, D01F 2/16, D06M 13/355. Опубл. 27/04/2009). Однако данный способ предполагает усложнение технологии получения окрашенных волокон, предполагающей формование и последующее крашение.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения модифицированной прядильной композиции, в котором используется полимерная композиция для получения триацетатцеллюлозных волокон, помимо эфира целлюлозы содержащая β-(5-нитро-2-фурил)акролеин и органический растворитель - смесь метиленхлорида с этанолом в объемном соотношении 9:1 (RU 2326995, D01F 2/28, C08L 1/12, опубл. 20.06.2008).
Недостатком полученных таким способом волокон являются возможные аллергические реакции, при непереносимости потребителем волокон вводимой добавки. А также недостаточно высокая сопротивляемость волокон фотоокислительной деструкции и необходимость в последующем колористическом оформлении.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является придание АЦ волокнам ровной, глубокой и прочной к физико-химическим воздействиям окраски с одновременным сообщением им повышенной устойчивости к фотоокислительной деструкции, с упрощением технологии крашения и расширением ассортимента красящих веществ для АЦ материалов.
При реализации изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении светостойкости волокон из диацетата целлюлозы (ДАЦ) и сообщении им устойчивой окраски.
Указанный технический результат достигается тем, что в модифицированной прядильной композиции для получения волокон, состоящей из диацетата целлюлозы, модифицирующей добавки и органического растворителя, особенностью является то, что она содержит диацетат целлюлозы с ацетильным числом 54,59%, а в качестве модифицирующей добавки - растительный пигмент ликопин, в качестве растворителя - смесь ацетона и воды в объемном соотношении 95:5, при следующем соотношении компонентов, мас.%: диацетат целлюлозы с ацетильным числом 54,59 - 24-26, модифицирующая добавка растительный пигмент ликопин - 0,5-5, указанный растворитель - остальное.
Основные свойства модифицирующей добавки приведены: Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. М., "Мир", 1986. - 424 с., Гудвин Т. Сравнительная биохимия каротиноидов: Пер. с анг. - М.: Изд-во иностр. лит., 1954. - 366 с. Растительный пигмент ликопин (в настоящее время получаемый как методом экстракции из растений, так и методом синтеза), который используется в заявленном нами способе как модифицирующее вещество, плохо растворим в воде. Поэтому водным раствором этого соединения не представляется возможным глубоко и равномерно пропитать ацетатцеллюлозные волокна, которые относятся к химическим искусственным гидрофобным волокнам. Однако ликопин хорошо растворяется в ацетоне, как и рассматриваемый полимерный субстрат.
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами и таблицами, в которых представлена фотоокислительная устойчивость модифицированных и обычных диацетатцеллюлозных волокон, а также устойчивость получаемых окрасок.
Пример 1. Для получения волокон используют модифицированную прядильную композицию, в которую входят следующие компоненты, мас.%: диацетат целлюлозы с ацетильным числом 54,59% - 25, модифицирующая добавка ликопин - 0,5, растворитель - 74,5.
Модифицированную добавку растворяют в бинарном растворителе ацетон-вода в объемном соотношении 95:5, что обеспечивает ее более равномерное распределение в получаемой прядильной композиции. Скорость формования волокон составляет 450 об/мин при температуре прядильной композиции 83°С и температуре прядильной шахты 80°С. Формование происходит через фильеры с 30 отверстиями диаметром 56 мкм.
Формование немодифицированных волокон осуществляется в аналогичных условиях.
Пример 2. Для получения волокон используют модифицированную прядильную композицию, включающую, мас.%: диацетат целлюлозы с ацетильным числом 54,59% - 25, модифицирующая добавка ликопин - 2,5, растворитель - 72,5.
Формование осуществляется по режиму, указанному в примере 1.
Пример 3. Для получения волокон используют модифицированную прядильную композицию, включающую, мас.%: диацетат целлюлозы с ацетильным числом 54,59%-25, модифицирующая добавка ликопин - 5,0, растворитель - 70,0.
Формование осуществляется по режиму, указанному в примере 1.
Полученные образцы подвергают искусственной инсоляции по методике, изложенной в (RU 2326995, D01F 2/28, C08L 1/12, опубл. 20.06.2008). По окончании инсоляции определяют разрывную прочность и относительное удлинение при разрыве, степень полимеризации исходных и облученных образцов. Полученные результаты, приведенные в таблице 1, показывают более заметное сохранение вышеуказанных свойств волокон, сформованных в присутствии модифицирующей добавки ликопина, по сравнению с немодифицированными волокнами.
Данные таблицы показывают, что введение ликопина повышает сопротивляемость диацетацеллюлозных волокон фотоокислительной деструкции.
Другие физико-механические свойства этих волокон практически не отличаются от свойств исходных диацетатцеллюлозных волокон (см. табл. 2). Кроме того, введение ликопина сообщает волокнам насыщенную устойчивую окраску красного цвета, что позволяет расширить базу красителей ацетатов целлюлозы.
Оптимальная концентрация ликопина находится в пределах 0,5-5%, дальнейшее ее увеличение мало изменяет свойства ацетатов целлюлозы в положительную сторону, не усиливает глубину окраски, но может привести к снижению физико-механических характеристик получаемых волокон.
Использование заявляемого изобретения позволит выпускать ДАЦ волокна с улучшенными потребительскими и эксплуатационными свойствами, без изменения традиционной технологии приготовления прядильных растворов и формования волокон.
| Таблица 1 | |||||||||
| Результаты ускоренной фотоокислительной деструкции диацетатцеллюлозных волокон, полученных из различных прядильных композиций | |||||||||
| Содержание модифицирующей добавки, % от массы прядильной композиции | Уменьшение прочностных и физико-химических свойств волокон, % (от первоначальных значений) после УФ-облучения лампой ПРК-2 в течение τ, ч | ||||||||
| Разрывная прочность | Относительное удлинение при разрыве | Степень полимеризации триацетата целлюлозы | |||||||
| 6 | 12 | 24 | 6 | 12 | 24 | 6 | 12 | 24 | |
| Заявляемая прядильная композиция | |||||||||
| 0,5 | 16,08 | 54,64 | 93,20 | 71,79 | 98,65 | 98,08 | 22,63 | 36,04 | 49,45 |
| 2,5 | 14,29 | 52,16 | 90,02 | 70,63 | 96,34 | 93,48 | 20,84 | 33,55 | 46,27 |
| 5 | 10,71 | 47,19 | 83,67 | 70,03 | 95,14 | 91,08 | 17,25 | 28,58 | 39,91 |
| Контрольная прядильная композиция | |||||||||
| - | 17,72 | 68,57 | 100 | 73,27 | 99,61 | 100 | 34,11 | 54,55 | 72,63 |
| Таблица 2 | |||
| Показатели устойчивости окрасок модифицированных ДАЦ волокон, полученных согласно примерам 1-3, к различным физико-химическим воздействиям | |||
| Физико-химические воздействия | Номера примеров и устойчивость окраски, баллы | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Свет | 7-8 | 8 | 8 |
| Свет и погода | 7-8 | 8 | 8 |
| Вода дистиллированная | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 |
| «Морская вода» | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 |
| Раствор мыла при 40°С | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 |
| Стирка 60°С | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 |
| Дымовые газы | 5 | 5 | 5 |
| Сублимация: | |||
| 120°С, 80 мин | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 |
| 210°С, 30 сек | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 |
| 210°С, 60 сек | 4 | 4 | 4 |
| Глажение | |||
| сухое | 5 | 5 | 5 |
| влажное | 5/5 | 5/5 | 5/5 |
| Трение | |||
| сухое | 5 | 5 | 5 |
| мокрое | 5 | 5 | 5 |
Модифицированная полимерная композиция для получения волокон и пленок, содержащая диацетат целлюлозы, модифицирующую добавку и органический растворитель, отличающаяся тем, что она содержит диацетат целлюлозы с ацетильным числом 54,59%, в качестве модифицирующей добавки - растительный пигмент ликопин, а в качестве органического растворителя - смесь ацетона с водой в объемном соотношении 95:5, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| диацетат целлюлозы с ацетильным числом 54,59% | 24-26 |
| модифицирующая добавка | 0,5-5,0 |
| органический растворитель | остальное |
