Способ получения модифицированных химических волокон

 

Ю. В. Васильев, Г. ф. Макарова, Л. К

А. Б. Пашков Г. 3, Нефедова К. П.

Я. Ч. Андронавиченя и В. Й, Граба (72) Авторы нзебретення

Всесоюзный научно-исследовательский и институт по переработке химически (7l) Заявнтедь (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОДИФИЦИРОВАННЫХ ХИМИЧЕСКИХ

ВОЛОКОН

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

Наиболее эффективным методом сни-. жения электризуемости химических волокон и уменьшения заряда статического электричества, возникающего на них при переработке и эксплуатации, является использование антистатиков, 10

Известен способ получения модифицированных химических (ацетатных) волокон, введением в раствор волокнообразующего полимера четвертичной аммониевой соли, смесеи насыщенных

1$ и ненасыщенных жирных спиртов с длинноцепочиыми алкильными радикалами или полиметаллсилоксанов, содержащих в основной цепи атомы железа, циркония или титана(1) и (2f

Введение антистатиков в прядильный раствор или расплав полимера пе- ред формованием обеспечивает получе2ние 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 не м достаточно 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 103 в ацетатную нить снижает ее удельное поверхностное электрическое сопротив891813

68000-80000 ление на 3-4 десятичных порядкадо 10"Ом см 33.

Недостатками этого полимерного антистатика являются:

1, Растворимость в ограниченном числе растворителей - ацетоне, сводит возможности применения этого антистатика для модификации лишь одного вида волокна-ацетатного.

2. Для укаэанного (на 3-4 десятичных порядка) снижения электризуемости ацетатного волокна, обеспе" чивающего приемлемые санитарно-гигиенические условия эксплуатации получаемой из него одежды. необходимо введение в волокно сравнительно больших (5-7 от массы волокна) количеств антистатика.

3. Указанное снижение электризуемости ацетатных волокон, реализуется лишь после первой стирки или специальной обработки готового волокна или ткани раствором соды, которые необходимы для превращения карбоксильных групп антистатика в более эффективные солевые. Таким образом, при формовании ацетатной нити, модифицированной указанным антистатиком, и ее текстильной переработке проблема 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 формованием, 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 1,8-4,0ь (в расчете. на полимер) от веса волокнообразующего полимера.

Структуру используемого в качестве антистатика полимера можно представить двумя пространственно-совме-. щенными, взаимно пронизывающими друг друга матрицами, одна из которых образована макромолекулами линейногс полимера (XllHX), другая - трехмерной сеткой сшитого полимера (сополимер стирола и дивинилбензола).

Такая структура создается при синтезе полимера, который осуществляют, сополимеризуя стирол и дивинилбензол в массе ХПВХ, набухшего в этих 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 сополиtO мером стирола и дивинилбензолом.

Характером молекулярной структуры полимера определяются его специфические свойства, отличные от свойств индивидуальных полимерных д .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. Получае- мый пластификат способен к образова-, р нию мелких (с частицами размером менее 1 мкм) стабильных дисперсий в органических растворителях, растворяющих исходный ХПВХ. Роль стаб у изатора 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 - SOgC1, которые путе1й омыления могут быть переведены в сульфогруппы - SOPH и далее - обработкой щелочью металлсульфонатные группы, например - SOgNa,- 50 1 (соответственно Ма- и Lt-формы), Для синтеза полимера используют

ХПВХ со следующими характеристиками:

Содержание хлора ф 63-65

Молекулярная масса

Удельная вяз кость 0,24-ного раствора в циклогексаноле 0,18-0,22

Полимер имеет следующий состав:

Содержание ХПВХ, 3 80,8

89181

Содержание сополимера стирола и дивинилбензола,3 19,2

Степень сшивки сопо лимерной Компоненты S (4 звена дивинилбензола на 96 звеньев стирола), мол. .4

Ввиду нерастворимости полимера не могут быть определены такие его харак.10 теристики, как вязкость, молекулярная масса и т.п.

Сульфохлорирование осуществляют хлорсульфоновой кислотой HOSOgC1, при щелочном омылении хлорсульфоновые >S группы превращаются в металлсульфонатные. СОЕ полимера составляет 1,81,9 мг экв/г.

Полученйый полимер не растворим, не сохраняет способность сильно на- 20 бухать во всех растворителях, растворяющих исходный ХПВХ. При вальцевании под влиянием сдвиговых воздействий, его трехмерная структура разрушается. и продукт приобретает способность 2$ образовывать тонкие стабильные дисперсии (размер частиц менее 1 мкм) в органических растворителях - ацетоне, водно-ацетоновых смесях, метиленхлориде и смесях метиленхлорида со спир-$в том,диметилформамиде, капролактаме и других - практически во всех раствори телях, используемых для получения растворов для формования химических волокон.

Эти дисперсии хорошо совмещаются с $ растворами и расплавами различных по" лимеров, не увеличивая их вязкости и не ухудшая стабильности и способнос" ти к волокнообразованию.

Концентрацию полимера дисперсии, вводимой в раствор волокнообразуюфего 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 корректи- $р ровку, поэтому концентрация полимера в дисперсии не является технологическим параметром.

Количество полимера, из которого готовят дисперсию, составляет 1,8-4ь от массы волокнообразующегЬ полимера и определяется его прототипом.

Пример 1, 50 г дополнительно хлорированного поливинилхлорида

3 ь (ХПВХ) заливают смесью 16,5 г стирора, 0,66 г дивинилбензола и 0,343 г динитрила азодиизомасляной кислоты и оставляют набухать при комнатной температуре. 1 ч. Набухший ХПВХ заливают 350 мл 0,54-ного раствора поливинилового спирта и проводят сополимеризацию при 80 С в течение 12 ч. Выход молекулярно-совмещенного полимера 1244 от массы исходного ХПВХ. Продукт отмывают горячей (70 С) водой от поливинилового спирта, высушивают при 50 С и заливают смесью

СС1 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, понижающейся концентрации, и затем - от серной кислоты водой. Сульфохлорированный полимер омыляют 54-ным раствором

Li0H (для получения литиевой формы) отмывают от избытка щелочи водой, готовый продукт сушат при 50 С и ва" льцуют в листы при 70-80 С. Статическая обменная емкость (СОЕ) полученного продукта 1,8 мг эквlг.

Готовят 243-ный раствор вторичного ацетата целлюлозы в смеси аце". тона и воды (95:53), вводят в полученный раствор 2,54 (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 34 по сухому способу известным методом, Параллельно формуют контрольную нить той же текстильной структуры, не содержащую добавки молекулярносовмещенного полимера. удельное продольное поверхиостыое электрическое сопротивление модифицированной нити 8,1 ° 10 Ом.см, контрольной 2,7.10 Ом см.

Пример 2 .Готовят 19;63-ный раствор триацетата целлюлозы в смеси метиленхлорида и этилового спирта (89; 113), вводят .в полученный раствор 1,8Ф (от массы триацетата) литиевой формы полимера с СОЕ 2,1 мг-экв/г, предварительно диспергированной в небольшом количестве указанного раство6,! 10

Ацетатная

2,0 ° 1

Триацетатнвя 9 2 ° 10

1,0 10

6,7 10

6,3-10

4,8 10

Акриловая

Поликапроамидная

6,3-l0

5,4-108

6,3 ° 10 ф х Стирку мотков нитей (по 200 м), зашитых в марлевые мешочки, осуществляли в бытовой стиральной машине "Эврика", используя стиральный порошок "Лотос". хк После 18 стирок.

7 8918 рителя. Раствор гомогенизируют, фильт .руют, обезвоздушивают и-используют для формования нити f 26 гю сухому способу известным методом. Параллельно формует контрольную нить той же текстильной структуры, не содержащую добавки молекулярносовмещенного гюлимера.

Удельное продольное гюверхностное электрическое сопротивление модифи- 1В цированной нити 9,2-10 Ом см, конт.рольной 4,7-10 Ои.см.

Пример 3. Готовят 13,83-ный раствор сополимера 863 акрилонитрила, 12Ф метилакрилата и 2ь итаконоеой кислоты в диметилформамиде, вводят в него М (от массы сополимера) натриевой формы полимера с СОЕ

2,1 мг- зкв/г, предварительно диспергированной в небольшом количестве диметилформамида. Раствор гомогенизируют, обезвоздушивают и на лабораторной установке ИУЛ-1 перерабатывают по мокрому способу известным методом в нить 36 текс f 60, Парал лельно формует контрольную нить той же текстильной структуры, не со. держащую добавки молекулярно-совмещенного полимера.

Удельное продольное поверхностное уф электрическое сопротивление модифицированной ните 7,2- 10 Ом см, контрольной 1,! ° 10 Ом см.

l! р и м е р 4. В 11Ф-ный раствор гкцюеинилхлорида (ПВХ) в диметилформвмиде вво ят 3,8Ô (от массы ПВХ) лмтиееой формы полимера с СОЕ

1,1 мг экв/г, предварительно диспергированиой в небольшом количестве диметилформамида. Раствор гомогенизируют, обезвоздушывают и на лаборатор" ной установке ИУЛ l перерабатывает по мокрому способу известным иетоТип нити До стирки После

13 8 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 нит 2, 1 ° 10 Ом .см, контрольной 9,2-l0 Ом.см.

r! р и и е р 5. В капролактам вносят 2,53 от его массы литиевой формы полимера 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

265 С 2,5 ч, охлаждает до комнатной о температуры, извлекают образовавшийся поликапроамид, измельчают его, кипятят ч в воде для удаления непрореагировавшего капролактама и низкомолекулярных примесей, высушивают и используют для формования из

pacnnesa известным методом мононити, имеющей после вытягивания в 3,56 раза линейную плотность 16 текс, Параллельно формует контрольную мононить той же линейной плотности из поликап-, роамида, синтезированного без добавки молекулярно-совмещенного полимера.

Удельное продольное поверхностное электрическое сопротивление модифицированной мононити 6,3-10 ОИ.см, контв ральной 3,2- 10 "Ом см, l

В таблице гюказаны результаты влияния стирки, вернее отсутствие влияния стирки мв электростатические характеристики волокон, модифицированных перечисленными в примерах формами полимера, т.е. данные от удельном гюеерхностном электрическом сопротивлении, Ом си;

4ю

10 стирок После 20 стирок от 7,3 10

9 891813

10 формула изобретения

Составитель И. Девнина

Редактор Н. Рогулич Техред И. Гайду Корректор И. Коста.

Заказ 11160/41 . Тираж 485 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий l13035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Ф

Филиал ППП "Патент", г; Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечивает получение модифицированных волокон с пониженным удельным поверхностным электрическим сопротивлением, устойчивым антистатическим эффектом при введении небольщого количества антистатика, пригодного для различных видов химических волокон.

Способ получения модифицированных химических волокон введением в раствор волокнообразующего полимера полимерного антистатика и формованием, отличающийся тем, что, с целью увеличения ассортимента модифицированных волокон, снижения расхода антистатика при сохранении антистатических свойств и получения устойчивого эффекта, в раствор волокнообразующего полимера вводят водно-оргаЗ ническую дисперсию натриевой или литиевой соли полимера на основе хлорированного поливинилхлорида и сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола в количестве 1,8-4,03 {в рас10 чете на полимер) от веса волокнообразующего полимера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

13 Н 186619, кл. 0 01 F 1/10, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

И 285156, кл. 0 01 f 1/10, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР и 342960, кл. D 01 F 1/10, 1972 (npo26 тотип).