Введение к работе
Актуальность темы Текстильные материалы с антиадгезионными (масло-, водо-, кислото-, грязеотталкивающими) свойствами находят широкое практическое применение для защитной спецодежды рабочих, контактирующих с кислотами, нефтью, маслами, ядохимикатами, спасателей МЧС, работающих в экстремальных условиях, для военного и камуфляжного спецобмундирования, в качестве костюмных, плащевых, мебельно-обивочных тканей, искусственного меха, ковров и ковровых покрытий и др
Одним из наиболее эффективных способов придания текстильным материалам антиадгезионных свойств является поверхностное модифицирование волокнистых материалов водными дисперсиями фторорганических соединений В качестве модификаторов широкое применение получили латексы полифторалкилакрилатов Главный принцип получения волокнистых материалов с указанными свойствами сводится к созданию на поверхности волокна плотноупакованного равномерного ориентированного слоя макромолекул, содержащих длинные фторалкильные радикалы
В настоящее время американские, японские и заподноевропейские фирмы поставляют на мировой рынок несколько типов таких фторорганических препаратов (Скотчгард, Асахигард, Олеофобол, Нува, Тубикоут, Байер и др)
Отечественной промышленностью для указанных целей разработан латекс поли-1,1-дигидроперфторгептилакрилата (латекс ЛФМ-3) Недостатком препарата является его ограниченная сырьевая база, высокая стоимость и малая агрегативная устойчивость, приводящая к потере фторорганического продукта при его получении и использовании
В последние годы ЗАО НПО «Пим-Инвест» разработан более доступный и дешевый мономер, на базе которого были выработаны опытные партии нового латекса - ЛФМ-Н Оба латекса получены методом водно-эмульсионной полимеризации мономеров с использованием в качестве стабилизатора -эмульгатора С-10 (частично сульфатированного гидроксиэтилпроизводного нонилфенола с числом оксиэтильных групп 10)
Известно, что антиадгезионные свойства волокнистых материалов определяются как химическим строением полимера-модификатора, так и коллоидно-химическими свойствами модифицирующих дисперсных систем Эти свойства непосредственно влияют на процесс пленкообразования при коагуляции латексов на твердой поверхности, в частности, на волокне Наиболее плотноупакованный полимерный слой макромолекул образуется из частиц гидрофильной, гидрофобной природы, способных ориентироваться на твердой поверхности Актуальной поэтому является задача поиска путей получения дисперсных систем, состав, структура частиц дисперсной фазы и коллоидно-химические свойства которых обеспечивают достижение высокого уровня антиадгезионных свойств волокнистых материалов
Целью работы является получение на основе латекса ЛФМ-Н дисперсных систем с частицами композиционной структуры, а также латексов полифторалкилакрилатов с регулируемыми коллоидно-химическими
свойствами и исследование влияния этих характеристик полученных дисперсий на уровень антиадгезионных свойств модифицированных волокнистых материалов
Для достижения поставленной цели необходимо
получить на основе латекса ЛФМ-Н новые дисперсные системы путем смешения его с промышленными синтетическими латексами,
изучить закономерности эмульсионной полимеризации 1,1-дигидроперфторгептилакрилата и 2-перфторпентокситетрафторпропил-акрилата в условиях, обеспечивающих регулирование их коллоидно-химических показателей,
исследовать влияние коллоидно-химических свойств полученных дисперсных систем, на процесс пленкообразования на поверхности волокнистого материала,
установить взаимосвязь коллоидно-химических характеристик полученных дисперсий с антиадгезионными свойства модифицированных волокнистых материалов и разработать оптимальные условия получения дисперсных систем, обеспечивающих придание целлюлозным волокнам высокого уровня несмачиваемости
Методы исследования
При выполнении диссертационной работы были использованы химические, физико-химические, физические и расчетные методы определение заряда частиц (макроэлектрофорез) и их размера (оптический метод), порога быстрой коагуляции, электронная сканирующая микроскопия, компьютерное моделирование структуры фрагментов макромолекул с использованием программы CS Chem3D Pro и оценка кинетических, энергетических характеристик дисперсных систем
Научная новизна работы
Показана возможность образования на основе смесей латекса поли-2-перфторпентокситетрафторпропилакрилата дисперсных систем с частицами композиционной структуры
Показана зависимость эффективности использования дисперсий с частицами композиционной структуры для снижения смачиваемости целлюлозных волокон от соотношения компонентов в модифицирующей системе,
Впервые установлена возможность образования полностью устойчивых дисперсных систем в процессе эмульсионной полимеризации фторалкилакрилатов при 100%-ной конверсии мономеров за счет увеличения концентрации эмульгатора
Показана взаимосвязь концентрации эмульгатора в полученных эмульсионной полимеризацией дисперсных системах и их коллоидно-химических свойств, впервые установлено, что увеличение концентрации ПАВ приводит к получению латексов полифторалкилакрилатов с частицами наноразмерного уровня
Практическая значимость результатов
Разработан способ получения эффективных модифицирующих дисперсных систем с композиционной структурой частиц на основе смесей латекса поли-2-перфторпентокситетрафторпропилакрилата и латекса сополимера бутадиена, акрилонитрила и метакриловой кислоты (БНК-40/4), применение которых для снижения смачиваемости волокнистых материалов позволяет уменьшить расход фторсодержащего полимера на 20%
Предложен способ получения устойчивых нанодисперсий в процессе эмульсионной полимеризации фторалкилакрилатов, основанный на увеличении концентрации ПАВ в системе, обеспечивающий повышение уровня несмачиваемости вискозных волокон, модифицированных такими дисперсиями Установлено оптимальное содержание ПАВ в дисперсной системе, использование которой для модифицирования волокнистых материалов обеспечивает получение высокого уровня антиадгезионных свойств
Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологических процессов получения волокнистых материалов с антиадгезионными свойствами
Апробация результатов работы Результаты работы докладывались и обсуждались на Всероссийских и Международных научно-технических конференциях «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2003, 2005, 2006), Москва, 2003, 2005, 2006, «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2004), Иваново, 2004, «Текстиль XXI века», Москва, 2004, «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» (Фагран-2004), Воронеж, 2004, X Всероссийском симпозиуме «Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности», Москва-Клязьма, 2005, «Физико-химические основы новейших технологий XXI века», Москва, 2005, «Теоретические проблемы химии поверхности, адсорбции и хроматографии», Москва-Клязьма, 2006, Международной научно-практической конференции «Нанотехнологии в индустрии текстиля», Москва, 2006 и были представлены на Всероссийских выставках научно-технического творчества молодежи (НТТМ-2004, 2006)
Публикации По теме диссертации опубликовано 6 статей и 11 тезисов докладов
Структура и объем работы Работа содержит введение, литературный обзор, посвященный закономерностям получения дисперсий полимеров методом эмульсионной полимеризации, способам снижения смачиваемости волокнистых материалов и особенностям пленкообразования из латексов полимеров, методический раздел, основные результаты и их обсуждение, выводы, список литературы (138 наименования), приложение Диссертация изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 29 таблиц, 53 рисунка
