Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 10
1.1. Общая характеристика, свойства термостойких волокон и их модификация; области применения 10
1.1.1. Снижение степени тепловой усадки 16
1.1.2. Повышение уровня огнезащищенности термостойких волокон 17
1.1.3. Повышение свето- и атмосферостой кости термостойких волокон 21
1.1.4. Снижение стоимости изделий из термостойких волокон 25
1.2. О структурных превращениях арамидных волокон в присутствии некоторых жидких сред 25
1.3. Способы крашения арамидных волокон 31
1.3.1. Крашение арамидов, имеющих высокое содержание влаги после формования 35
1.3.2. Крашение с применением разрыхляющих структуру волокна веществ, не являющихся растворителями 37
1.3.3. Крашение с использованием полярных растворителей 41
1.3.4. Крашение арамидов без использования разрыхляющих агентов 44
2. Методическая часть 47
2.1. Объекты исследования 47
2.1.1. Волокнистый материал 47
2.1.2. Вещества, использованные в работе 48
2.2. Методы исследования 52
2.2.1. Отварка-расшлихтовка 52
2.2.2. Предварительная обработка перед крашением 52
2.2.3. Методика крашения катионными красителями 53
2.2.4. Методика крашения дисперсными красителями 53
2.2.5. Определение цветовых характеристик 54
2.2.6. Определение влагосодержания 54
2.2.7. Определение физико-механических показателей 54
2.2.8. Определение капиллярности ткани 55
2.2.9. Определение набухания 55
2.2.10. Испытания устойчивости окрасок к различным физико-химическим воздействиям 56
2.2.11. Метод определения кислородного индекса 56
2.2.12. Исследование поверхности элементарных волокон 57
2.2.13. Рентгенографическое исследование волокна арлана 57
2.2.14. Определение сорбции паров воды 58
2.2.15. Определение плотности волокна 58
2.2.16. Определение сорбции дисперсного красителя волокном арлана 58
2.3. Очистка сточных вод после крашения волокна арлана 59
2.3.1. Приготовление «модельных» остаточных красильных ванн 59
2.3.2. Методика очистки сточных вод 60
2.3.3. Методика определения цветности по разбавлению 60
3. Экспериментальная часть 61
3.1. Исследование возможности крашения волокна арлана способами, традиционно используемыми для крашения материалов на основе синтетических волокон 61
3.2. Исследование возможности крашения волокна арлана, предварительно набухшего в средах, содержащих органические растворители 64
3.3. Изучение влияния условий крашения на интенсивность и качество окрасок 68
3.3.1. Влияние условий предварительной обработки, природы и концентрации красителя на достигаемые окраски 68
3.3.2. Исследование влияния собственной окраски волокна арлана на цветовые характеристики, получаемые в результате крашения 82
3.3.3. Исследования сорбции красителя волокном арлана 87
3.3.4. Определение устойчивости окрасок к различным физико-химическим воздействиям 90
3.4. Исследование свойств окрашенного материала 91
3.4.1. Определение сорбции паров воды и плотности волокна 91
3.4.2. Исследование физико-механических свойств волокна аряана 96
3.4.3. Исследование поверхности волокна методом растровой электронной микроскопии (РЭМ) 97
3.4.4. Рентгеноструктурный анализ образцов волокна орлана 98
3.4.5. Определение устойчивости окрасок к свету и погоде 100
3.4.6. Определение кислородного индекса окрашенного материала 103
3.5. Решение экологических проблем, возникающих в результате крашения волокна орлана 105
3.5.1. Изучение возможности повторного использования растворителя 105
3.5.2. Исследование возможности очистки сточных вод, содержащих дисперсные красители 107
3.5.3. Исследование влияния температуры на очистку сточных вод флокулянтом Биопаг 119
3.5.4. Исследование влияния рН на извлечение дисперсных красителей из сточной воды 120
3.5.5. Исследование влияния длительности режимов обработки на процесс очистки препаратом Биопаг 123
3.5.6. Исследование влияния длительности режимов обработки на процесс очистки препаратом Цеопаг 125
3.5.7. Исследование эффективности очистки сточной воды с использованием Биопага и Цеопага на примере реальных красильных ванн 128
3.5.8. Предлагаемые схемы очистки сточных вод после крашения волокна арлана дисперсными красителями с использованием препаратов Биопаг и Цеопаг 130
Выводы 131
Список литературы 134
- О структурных превращениях арамидных волокон в присутствии некоторых жидких сред
- Крашение с применением разрыхляющих структуру волокна веществ, не являющихся растворителями
- Испытания устойчивости окрасок к различным физико-химическим воздействиям
- Исследование возможности крашения волокна арлана, предварительно набухшего в средах, содержащих органические растворители
Введение к работе
Значение термо-, огнестойких синтетических волокон текстильного назначения трудно переоценить, поскольку они используются для изготовления термостойких негорючих тканей и различных изделий на их основе, обеспечивающих безопасность человека. Такие ткани применяются для фильтрации горячих газов от токсичных веществ, при изготовлении защитной одежды пожарных, спасателей, металлургов, специального военного обмундирования, декоративно-отделочных материалов (мебельные ткани для салонов авиалайнеров и морских судов, ковры, шторы, напольные покрытия), теплозащитных перчаток, рукавиц и других изделий.
Термостойким волокнам отводится особое место в колорировании текстильных материалов, поскольку их крашение связано с большими трудностями, вызванными особенностями химического строения данных волокон, такими как высокая степень ориентации макромолекул в цепи полимера, высокая кристалличность и плотность структуры, наличие собственной ярко выраженной окраски.
Исследования, направленные на разработку процесса крашения выше указанных волокон с помощью традиционных технологий, ведутся в мире постоянно. Количество способов их колорирования достаточно велико, но, как правило, каждый из них ориентирован на определенное волокно, что может ограничить или исключить возможность его применения к волокну другой структуры. Поэтому условия получения устойчивой насыщенной окраски практически для каждого из известных волокон индивидуальны.
Аряапа - новое метапараарамидбензимидазольное отечественное волокно, и исследования, направленные на обоснование и разработку способа * Ранее волокно называлось "Тверлана" (модификация 2). Решением о регистрации по заявке № 2004721072 от 28.08.05 ему присвоена торговая марка "Арлана". крашения этого перспективного термо-, огнестойкого волокна, являются актуальной задачей.
Работа проводилась в рамках договора ООО "Лирсот" и ОАО "ЦК Формат" № ВД-2005-2.8 от 11.01.05 "Создание опытной линии по производству термо-, огнестойкого волокна".
Целью настоящей работы является исследование особенностей крашения отечественного термостойкого волокна арлана и разработка рациональной технологии крашения, обеспечивающей получение насыщенных устойчивых окрасок и сохранение основных свойств волокна.
Для достижения поставленной цели в данной диссертационной работе решались следующие задачи: изучение возможности использования различных способов крашения для волокна арлана как традиционных, так и специфических, подразумевающих применение дополнительных химических веществ; исследование влияния различных факторов (введение специальных вспомогательных веществ, продолжительность подготовки и крашения, природа и концентрация красителя и ТВВ и др.) на накрашиваемость волокна арлана; изучение влияния разработанного процесса крашения на структуру и важнейшие эксплуатационные показатели волокна (физико-механические, физико-химические, огнезащитные, сорбционные); исследование возможности повторного использования растворителя для подготовки волокна к крашению и очистки сточных вод после крашения волокна арлана дисперсными красителями с помощью препаратов Биопаг и Цеопаг.
Общая характеристика объектов и методов исследования В качестве объектов исследования использовали волокно арлана (гофрированное и негофрированное), а также ткань из указанного волокна.
Эксперимент выполняли с помощью современных методов исследования: спектрофотометрии, растровой электронной и световой микроскопии, рентгенеструктурного анализа, сорбционных (паров воды, азота) и др.
Научная новизна
В диссертационной работе впервые: обоснована и экспериментально подтверждена необходимость специальной подготовки отечественного термостойкого волокна арлана перед крашением с использованием агента, вызывающего набухание волокна; выявлено влияние различных факторов (введение специальных вспомогательных веществ и их концентрация, продолжительность подготовки и крашения, природа и концентрация красителя, наличие и концентрация ТВВ и др.) на накрашиваемость волокна арлана; показано влияние разработанного процесса крашения на важнейшие эксплуатационные показатели волокна (физико-механические, физико-химические, огнезащитные и др.); методами рентгеноструктурного анализа, растровой электронной микроскопии (РЭМ), сорбционными исследованиями установлено влияние разработанного способа крашения на изменение структуры волокна; предложено повторное использование растворителя для подготовки волокна к крашению; показана возможность эффективного извлечения дисперсных красителей из концентрированных сточных вод с помощью препаратов Биопаг и Цеопаг.
Практическая значимость работы По результатам работы предложены: - новая технология крашения арамидного волокна арлана периодиче ским способом с применением агента, вызывающего набухание волокна (оригинальность подтверждена патентом РФ № 2255160). Способ позволяет получить насыщенные устойчивые окраски практически с сохранением ос новных свойств волокна: - комплексный подход к решению возникающих при крашении эколо гических проблем, предусматривающий повторное использование агента, вызывающего набухание волокна, и очистку сточных вод после крашения арамидного волокна арлана дисперсными красителями с использованием препаратов Биопаг и Цеопаг на основе полигексаметиленгуанидина (ГТГМГ), позволяющую значительно снизить цветность и показатели ХПК сточной во ды.
Апробация работы
Основные положения и результаты обсуждены и получили положительную оценку: на Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль-2003)", 18-19 ноября 2003 г., МГТУ им, А. Н. Косыгина, г. Москва; на конференции "Прорывные высокие технологии в производстве текстиля: волокна, красители, ТВВ, оборудование" (РСХТК), 9-10 декабря 2003 г., г. Москва; на Международной научно-технической конференции "Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-2004)", 25-28 мая 2004 г., г. Иваново; на Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль-2004)", 23 ноября 2004 г., МГТУ им. А. Н. Косыгина, г. Москва.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, литературно-аналитического обзора, методической части, экспериментальной части, выводов и списка литературы.
Во введении приведено обоснование выбора темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, показана актуальность, новизна и практическая значимость работы.
В главе первой представлен обзор литературных данных по существующим основным термостойким арамидным волокнам, их свойствам, способам модификации с целью улучшения эксплуатационных качеств, проблемам колорирования указанных волокон и методам решения этих проблем.
В главе второй приведены характеристики объектов исследования и методики, использованные при выполнении эксперимента.
О структурных превращениях арамидных волокон в присутствии некоторых жидких сред
Исследования показали [31], что обработка ацетоном и этанолом приводят к структурным изменениям в матрице волокна. Так, растворение указанных жидкостей в волокнах СВМ и ВМН сопровождается увеличением плотности упаковки макромолекул в областях, доступных растворителю. Для волокна же армос характерна тенденция к увеличению межмолекулярных расстояний и уменьшению плотности упаковки. Необходимо отметить, что исследуемая группа арамидов, имеющих жидкокристаллическую природу, характеризуется строгой продольной упорядоченностью, связанной с согласованным сдвигом соседних макромолекул и образованием в результате этого своеобразных слоев. Можно предположить, что следствием структурных реорганизаций полимера является изменение его физико-механических показателей [32].
Полученные данные (табл. 3) свидетельствуют о том, что у всей группы исследуемых арамидов остаточные напряжения комплекса волокно-растворитель ниже, чем у исходного волокна. Достижению пониженных значений остаточного напряжения в комплексе способствует, с одной стороны, сегментальная подвижность макромолекул, возникающая под действием растворившейся в объеме волокна низкомолекулярной жидкости. С другой стороны, этому способствует увеличение межцепных расстояний при сохранении строгой продольной упорядоченности структуры полимера, о чем свидетельствует уменьшение относительной интенсивности рентгеновского меридионального рефлекса вследствие образования комплекса волокно-растворитель [33].
Что же касается волокон, из которых растворитель удален (табл.3), то у армоса остаточное напряжение ниже, а у СВМ и ВМН выше, чем у исходного волокна.
Отмеченное изменение остаточного напряжения полностью соответствует характеру структурных реорганизаций, происходящих в арамидах в результате растворения ацетона и этанола. Так увеличение остаточного напряжения у волокон СВМ и ВМН определяется большей упорядоченностью структуры, о чем свидетельствует повышение плотности упаковки макромолекул. В случае волокна армос снижению остаточного напряжения способствует не только уменьшение плотности упаковки, но и тенденция к увеличению межмолекулярных расстояний [33].
Относительно кевлара из данных табл.3 можно заключить, что обработка этого волокна в ацетоне и этаноле практически не влияет на его остаточное напряжение.
Изменение остаточного напряжения в исследуемой группе арамидов свидетельствует и об изменившемся свободном объеме полимера. Так, если считать, что свободный объем коррелирует с поперечной упорядоченностью структуры полимера, то для исходных арамидов эта величина изменяется в последовательности ВМН армос СВМ[3\]. Уменьшение остаточного напряжения в волокне армос вызвано увеличением его свободного объема. Следовательно, после обработки растворителями волокна, в зависимости от значений свободного объема, можно расположить в следующем порядке: армос ВМН СВМ.
Влияние обработки в этаноле и ацетоне на физико-механические показатели арамидных нитей можно проследить по данным табл. 4, из которых видено, что начальный модуль упругости волокон СВМ и ВМН после обработки их ацетоном и этанолом заметно возрастает, а у волокон кевлар и армос - уменьшается. Изменение такой структурно-чувствительной характеристики, как начальный модуль упругости, протекает в полном соответствии с характером структурных реорганизаций. Упорядочение структуры полимера способствует увеличению плотности упаковки макромолекул в волокнах СВМ и ВМН и, как следствие, возрастанию начального модуля [34]. Для волокна армос характерно принципиальное отличие: наблюдается тенденция к увеличению межмолекулярных расстояний и уменьшению плотности упаковки, что свидетельствует о некотором разупорядочении структуры и, в конечном итоге, неблагоприятно сказывается на значении начального модуля.
Совокупность представленных в табл. 4 данных наглядно демонстрирует тот факт, что сорбция даже небольших количеств (2-8%) ацетона и этанола жесткоцепными полимерными волокнами типа арамидных вызывает изменение их прочностных и деформационных свойств.
Сорбция ДМФА арамидами (табл. 5) значительно превышает сорбцию ацетона и этанола, достигая 0.42-0.46 см3 /г для кевлара, ВМН и армос и даже 1.31 см3/г - для СВМ. Причем для всех нитей, кроме нити кевлар, реализация цикла сорбция-десорбция приводит к существенному снижению уровня поглощения ДМФА и изменению диаметра элементарных волокон в результате набухания, свидетельствуя либо о совершенствовании структурной организации, либо об уменьшении объема доступных для жидкости областей.
Крашение с применением разрыхляющих структуру волокна веществ, не являющихся растворителями
Патент [54] описывает процесс подготовки полипарафенилентерефта-ламидного (ПФТА) волокна под крашение катионными красителями. Процесс состоит из следующих стадий: 1) обработка волокна не менее 2-х секунд в концентрированной серной кислоте (80-90%) при температуре от 10 до 50 С; 2) промывка для удаления кислоты с поверхности волокна; 3) обработка волокна водным раствором (1-25%) вещества, относящегося к ряду: тетраме-тиленсульфон, тетраметиленсульфоксид, 1-метил-2-пиридин, пропиленкар-бонат, тетраметилурил, 1-метил-2-пирролидинон, диметилсульфоксид, 1-этил-2-пирролидинон, 1,3-диметил-2-имидазалидин, глицерин, 1,3-диметил-3,4,5,6-тетрагидро-2(1Н)-пиримидинон, или смеси нескольких этих веществ, с последующей сушкой (или без нее); 4) крашение катионными красителями. Также этим изобретением описывается метод получения ПФТА волокна, способного окрашиваться катионными красителями, для чего не до конца высушенное после формования волокно (содержание влаги не менее 25% от массы волокна) обрабатывается в водном растворе (1-25%) вещества из указанного выше ряда. Далее волокно высушивается и может быть окрашено катионными красителями. Аналогичный процесс предлагают авторы [55].
Похожий способ [56] предлагают японские исследователи. По данному способу параарамидное волокно (исследования проводились на волокнах кевлар и нора) предварительно обрабатывается 100%-м 1чГ-метил-2-пирролидоном, а затем высушивается. Время (А, сек) и температура (Т, К) обработки подчиняются уравнению: lgA 3.94xl03x(l/T)-7.70 при условии 1.0 IgA 6,3, 283 Т 477 К. Затем волокно может быть окрашено дисперсными или катионными красителями (в своей работе авторы использовали красители C.I. Disperse Red 60 и C.I. Basic Red 29). Крашение необходимо проводить при температуре 120-150С. По мнению разработчиков, данная технология позволяет получить насыщенные цвета с устойчивостью окрасок в трению на уровне 4-5 баллов.
Существует также способ крашения [57] полиметафениленизофтала-мидного волокна, имеющего огнезащитную отделку на основе полифосфона-тов. Для крашения используется катионныи краситель (C.I. Basic blue 54) в комбинации с антипиреном на основе алкилфосфата с общей формулой РО((Ж)з, где R — радикал с 1-6 атомами углерода в цепи. При крашении ан-типирен выступает как вспомогательное вещество. Красильная ванна содер-жит краситель (4%), нитрат натрия (25 г/л), уксусную кислоту (0.3 см /л), бу-тилфосфат (0.5 см3/л). После крашения проводится восстановительная обработка (гидросульфит натрия - 1 г/л, гидроксид натрия - 1 г/л, НПАВ — 1 г/л) 20 мин при 80С, а затем промывка водой и сушка 1 мин при 180С.
Авторы [58] при крашении метаарамидного волокна использовали в качестве переносчика сложный эфир бензолдикарбоновой кислоты. Крашение осуществляется катионными красителями из тонкодисперсной системы, содержащей вышеуказанное соединение и стабилизатор дисперсии (переносчик А), или тонкодисперсной смеси (переносчик В), полученной добавлением пеногасителя на основе диметилсилоксана, окиси кремния и органического воска к переносчику А.
С помощью метода [59] можно проводить крашение и огнестойкую отделку номекса одновременно или как отдельные процессы с использованием замещенных амидов как интенсификаторов. Для этого они должны вызывать набухание волокна хотя бы на 1.5% и иметь 7-14 атомов углерода в цепи.
Красильная ванна содержит кислотный краситель (2%) и интенсификатор (60%). Крашение проводится при 130С в течение 90 мин. Если одновременно с крашением проводится огнезащитная отделка, то в ванну добавляется 10% антипирена (или он добавляется вместо красителя). После крашения проводится тщательная промывка горячей (100С) и холодной водой. По мнению авторов наиболее эффективными при использовании в качестве ин-тенсификатора являются дибутилформамид, дибутилацетамид, диметилгек-самид, диметилкапрамид, диэтилбензамид, дипропилбензамид, циклогексил-пирролидон, н-октилпирролидон.
В патенте [60] описывается способ для получения аналогичных результатов для номекса. Ткань обрабатывается при 70F в растворе дисперсного или кислотного красителя (1-3%) в чистом антипирене (или разбавленном водой в соотношениях 25/75, 50/50, 90/10). Далее она отжимается до привеса 110% и проходит термическую обработку при 380 F в течение 60-120 сек. Затем следует промывка в ПАВе и обработка тетрахлорэтиленом. Также предлагается способ печати, при котором на ткань наносится печатный состав, состоящий из красителя и антипирена. После печати следуют те же операции, что и при крашении. Антипиренами служат соединения на основе эфира циклического фосфоната.
Другой процесс одновременного крашения и/или улучшения огнезащитных свойств арамидного волокна описан в [61]. Красильная ванна в этом случае содержит катионный или кислотный краситель (3-4% от массы волокна), интенсификатор М-циклогексил-2-пирролидон (25-120%) и антипирен (1-20%). Крашение проводится под давлением при температуре 120-150С в течение 15-120 мин (в эксперименте - 6 часов). Далее волокно обрабатывается в течение 15 мин в воде при 130С и высушивается при 140С в течение 1.5 мин.
Авторы [62] предлагают состав для крашения арамидных волокон (но-мекс), состоящий из катионного красителя и вспомогательного вещества (ВВ). ВВ является смесью N-замещенного фталимида (желательно смесь N бутил фталимида и изопропилфталимида в молярном соотношении 2:1) и эмульгатора (окись пропилена и блок-полимер окиси пропилена, НПАВ, АПАВ, КЛАВ). Крашение ткани и волокна проводилось из ванны, содержащей (% от массы материала) катионный краситель (0.2%), ВВ (1.5%), нитрат натрия (1%), уксусную кислоту 56%-ую (0.05%) и воду (97.25%), при температуре 250F в течение 60 мин. Затем ванну охлаждали до 140F, спускали красильный раствор и промывали ткань. Далее проводят промывку в водном растворе уксусной кислоты 56%-ой (0.02%) и эмульгатора (0.02%) при 160F в течение 20 мин, снова промывают ткань водой и высушивают.
Источник [63] описывает метод крашения ароматических полиамидных волокон (номекс) водорастворимыми красителями. Высушенное или/и закристаллизованное волокно в виде жгута плюсуют раствором, содержащим катионный краситель (60 г/л), переносчик ацетофенон или бензиловыи спирт (50 г/л), уксусную кислоту (2 г/л), хлористый натрий (1 г/л) до привеса 33%, а затем обрабатывается в среде перегретого пара при 120С (1-ая секция) и 165С (2-ая секция). Общее время обработки составляет 15-30 мин. Затем волокно промывают водой и высушивают.
Авторы [64] предлагают агент, ускоряющий диффузию красителя, для арамидов. В качестве указанного агента могут быть использованы замещенные алифатические амиды с 7-14 атомами углерода в цепи заместителя, способные вызывать хотя бы 1.5%-ное набухание волокна. При крашении по этому способу волокно помещается в раствор, содержащий краситель (2-4% от массы волокна), агент диффузии (10-120%) и антипирен (в случае, когда необходимо повысить огнезащитных свойств ткани).
Испытания устойчивости окрасок к различным физико-химическим воздействиям
Плотность определяли методом денситометрии. Плотность по гелию измеряли с помощью прибора АссиРус 1330 при комнатной температуре. Флотационную плотность определяли в смеси н-гептана и четыреххлористо-го углерода, помещая в нее небольшие кусочки. Образцы предварительно прогревали в сушильном шкафу при 110С в течение 2 часов.
Для исследования были взяты 9 образцов ткани арлана массой 0.5±0.0003 г, взвешенные на аналитических весах. Перед крашением проводили предварительную обработку образцов в смеси ДМАА с Н20 в объемном соотношении 7:3 соответственно при модуле ванны 20 и комнатной температуре в течение 60 мин с последующей промывкой.
Крашение проводили при модуле ванны 50 в течение 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120 мин при температуре кипения и перемешивании. Затем окрашенные образцы промывали водой, после чего проводили промывку в растворе НПАВ (ОП-10 1 г/л) при температуре кипения и модуле ванны 50 в течение 10 мин, снова промывали водой и высушивали. Определение диффузии дисперсного красителя внутрь волокна
Диффузию красители определяли методом поперечных срезов окрашенного волокна. Для этого пучок из расправленных и сложенных вдоль нитей из окрашенной ткани помещали в цилиндрические пластиковые формочки и заливали цианакрилатным клеем. После полного высыхания образцов готовили поперечный срезы толщиной 2-3 мкм с использованием микротома ротационного типа. Срезы помещали на предметное стекло и исследовали с помощью светового микроскопа. Снимки получали с помощью цифровой камеры, установленной на микроскопе и подсоединенной к ЭВМ. Диффузию красителя определяли по глубине его проникновения от внешней поверхности до центра элементарного волокна.
Модельные растворы содержат все компоненты остаточной красильной ванны, в том числе краситель в количестве, определенном в реальной остаточной красильной ванне, и составляющем -50% от первоначально использованного для крашения.
В определенное количество остаточной красильной ванны добавляли требуемое количество водного раствора ПГМГ. Проводили обработку в динамическом режиме на аппарате для встряхивания АВУ-бс с частотой 110 колебаний в минуту, а затем обрабатывали в статических условиях. По истечении определенного времени обработки отбирали пробы для определения количества красителя в осветленной сточной воде. Очистка сточных вод с помощью модифицированного клиноптилолита
Исследование возможности очистки остаточных красильных ванн с помощью препарата Клиноцид или Цеопаг (клиноптилолит, модифицированный ПГМГ-хлоридом) осуществляли на колонках заполненных модифицированным клиноптилолитом. При прохождении через слой модифицированного клиноптилолита с определенной скоростью сточная вода освобождается от красителей и солей. Определяли степень осветления раствора и сорбирующую способность сорбента.
Кроме этого препарат использовали путем дозирования его в остаточную красильную ванну и перемешиванием системы в течение заданного времени с последующим выстаиванием.
Для определения цветности помещали на лист белой бумаги 3 цилиндра (d=20-25 мм) из бесцветного стекла. В первый цилиндр наливали исследуемый раствор (высота столба 10 см), во второй — в таком же объеме разбавленный раствор, в третий такой же объем дистиллированной воды. Степень разбавления каждый раз увеличивали вдвое (1:1, 1:2, 1:4, 1:8 и т.д.) [81]. Растворы разбавляли до тех пор, пока при просматривании сверху через воду во втором и третьем цилиндрах вода не будет выглядеть одинаково белой.
Волокно арлана обладает такими важными показателями, как высокие капиллярные свойства (рис. 1) и гигроскопичность (11-12% при относительной влажности воздуха 65%), которые необходимы для успешного крашения.
Из представленных на рис. 1 данных видно, что как суровая, так и особенно отваренная ткань обладают высокой капиллярностью, однако подъем жидкости по суровой ткани начинается не с момента погружения образца в жидкость, а по истечении 1.5-2 мин. С помощью программы "КарШаг" по экспериментальным данным были рассчитаны некоторые характеристики исследованных образцов (табл. 9).
Известно, что высокая капиллярность ткани свидетельствует о хорошей смачиваемости красильным раствором, которая является необходимой предпосылкой успешного проведения крашения [79]. Исходя из этого была проверена возможность крашения волокна арлана различными классами красителей по стандартной для них технологи. Были сделаны выкраски с использованием активных, кислотных, КМК 1:2, прямых, кубовых, дисперсных, катионных красителей. Полученные образцы после промывки с ПАВ имели либо очень слабое изменение цветового оттенка по сравнению с неокрашенным, либо не изменялись вовсе.
Также был осуществлен высокотемпературный способ крашения волокна дисперсными красителями. По этому способу волокно окрашивали при 130 и 140С в течение 1 часа при концентрации красителя 10% от массы волокна и скорости нагревания 2-3С/мин до достижения указанной температуры. В результате хорошее закрашивание пряжи из 5-й исследованных красителей наблюдалось только при использовании Дисперсного алого ПЭФ. Попытка воспроизвести этот результат на ткани не привела к желаемому результату (табл.10).
Исследование возможности крашения волокна арлана, предварительно набухшего в средах, содержащих органические растворители
Известно, что параметаарамидное волокно арлана интенсивно набухает в некоторых органических веществах. В работе были изучены процессы набухания волокна в смесях органических растворителей с водой. Для этих целей были выбраны растворители диметилацетамид (ДМАА), диметилформа-мид (ДМФА) и диметилсульфоксид (ДМСО). Целью исследования набухания было: 1 - установление оптимальной концентрации растворителя в смеси, способствующей достижению достаточной степени набухания, но не приводящей к изменению свойств и структуры волокна; 2 - установление оптимальной продолжительности обработки волокна в смеси для достижения достаточной степени набухания. Предварительно изучив растворимость арланы в этих реагентах, были выбраны ДМАА и ДМФА как самые эффективные, т.е. вызывающие наиболее быстрое растворение волокна. Исследования проводили как описано в методической части. На рис. 2 представлены графики зависимости степени набухания гофрированного волокна арлана от природы и концентрации растворителя в смеси с водой при продолжительности обработки 60 мин. Из рисунка видно, что при повышении концентрации как ДМФА так ДМАА от 20 до 60% волокно набухает незначительно. В дальнейшем процесс ускоряется и пропорционально зависит от процентного содержания растворителя. Необходимо отметить, что концентрацию выше 75-80% использовать нежелательно, так как при этом уже начинается частичное растворение волокна, что особенно характерно для ДМАА. Исходя из характера кривых в дальнейших исследованиях использовали ДМАА, т.к. при равных условиях он вызывает более интенсивное набухание волокна арлана нежели ДМФА. Рассмотрение полученных кривых показывает, что волокно после гофрирования имеет несколько более высокий процент набухания, чем исходное волокно при концентрациях набухающего агента до 75% включительно. На рис. 4 представлено влияние гофрирования волокна на набухание после 30 мин выдерживания в ДМАА. Из рис. 4 видно некоторое несовпадение степени набухания гофрированного волокна и негофрированного при концентрации ДМАА в пределах 65 - 75%. К аналогичным данным приводит и увеличение продолжительности набухания до 1 часа (рис. 5).
Таким образом, полученные данные еще раз подтверждают, что проведение гофрирования способствует некоторому увеличению набухаемости при прочих равных условиях, особенно при длительной обработке (60 мин). На рис. 6 для сравнения приведены графики, позволяющие оценить зависимость набухания арланы от вида переработки (гофрированное и негоф-рированное), концентрации ДМАА и времени обработки. (гофрированное и негофрированное волокно), концентрации ДМАА и времени обработки В целом величины набухания заметно различаются в зависимости от продолжительности обработки при концентрациях ДМАА 70 и 75%. До указанных концентраций набухание составляет лишь -25-50%. Таким образом, руководствуясь полученными результатами предварительно оптимальной концентрацией растворителя в смеси с водой можно считать 70%, в то время как продолжительность обработки может варьироваться от 10 до 30 мин. Учитывая относительно большую погрешность измерения с помощью приведенного выше метода наиболее точно и наглядно оценить набухание волокна и выяснить его влияние на процесс крашения можно с помощью проведения самого крашения. На рис. 7 представлены графики зависимости накрашиваемости ткани от концентрации растворителя при использовании красителя Дисперсного синего 2 в количестве 20% от массы окрашиваемого материала (при использовании ДМФА) и 10% (при использовании ДМАА). Ткань перед крашением обрабатывали в 70%-ном растворителе в течение 2-х часов, а затем промывали.
Оценку результатов крашения производили по значениям функции K/S, рассчитанным при значениях .=600 нм. Из рис. 7 видно, что с увеличением концентрации растворителя увеличивается и накрашиваемость. Но при концентрации ДМАА 80% образец становится жестким и заметны следы оплавления на его краях. В качестве НА кроме ДМФА+вода или ДМАА+вода может выступать одна из смесей: ДМАА (или ДМФА) + этанол; ДМАА (или ДМФА) + метанол; ДМАА (или ДМФА) + глицерин; ДМФА + ДМАА + Н20; ДМАА (или ДМФА) + этанол (метанол, глицерин) + вода. Влияние состава некоторых НА на светлоту получаемых окрасок представлено в табл. 11.
