Препарат Ивлан-2 как диспергатор олигомеров в процессе крашения лавсана Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

 3000

2500-

1 s 2000-

£ и я

1500-

Л £

JJ гВ 1000-

Is &

м £ 500

ш

H

□ 0 г/л

□ 0,5 г/л

□ 1,0 г/л

□ 1,5 г/л

□ 2,0 г/л

■ ходовая технология

90 град.

115 град. 130 град. Температура

135 град.

Рис. 5. Моменты кинетических кривых сорбции полиэфиром красителя дисперсного рубинового пэ в присутствии Ивлана-2

Сопоставление миграционных и сорбцион-ных характеристик систем краситель - выравниватель показывает, что эффекты миграции позволяют определить более узкий, чем сорбционные характеристики, интервал концентраций выравнивателя (1 ... 1,5 г/л), использование которого способ-

ствует получению на полиэфире окраски высокой равномерности. Сделанный вывод правомерен для красителей как с высокой, так и с низкой выравнивающей способностью.

ЛИТЕРАТУРА

1. Смирнова О.К., Пророкова Н.П. // Ж. Российского химического общества им. Д.И. Менделеева, 2002, т. XLVI, №1, C. 88-95.

2. Технологические расчеты в химической технологии волокнистых материалов: Уч. пособие для текстильных вузов / Беленький Л.И. и др./Под ред. Л.И. Беленького.-2 изд.-М.: Высшая школа. 1985. -240 с.

3. Белокуров С.Г. Теоретическое обоснование и разработка процесса крашения полиэфирных тек-стурированных нитей в паковках. Дисс. ... канд. техн.наук.- Иваново. 1991. -171с.

Научное направление «Химия текстильных материалов»

0

УДК 677.042.22.4.494.674 Н.П. ПРОРОКОВА, С.Ю. ВАВИЛОВА, Ю.А. КАЛИННИКОВ

ПРЕПАРАТ ИВЛАН-2 КАК ДИСПЕРГАТОР ОЛИГОМЕРОВ В ПРОЦЕССЕ

КРАШЕНИЯ ЛАВСАНА

(Институт химии растворов РАН, г. Иваново)

Изучено влияние Ивлана-2 и карбамида на содержание олигомеров на поверхности полиэфирного волокна и в остаточной ванне. Показано, что препарат способствует переходу олигомеров с поверхности волокнистого материала в водную фазу и частичной их деструкции до растворимых производных терефталевой кислоты. На основании полученных данных предложены способы крашения полиэфирных волокнистых материалов по сокращенной технологии (без щелочно-восстановительной обработки) и очистительной обработки красильного оборудования. Способы успешно апробированы в производстве.

Широко используемые в производственной практике ускоренные периодические способы крашения полиэфира реализуются при высоких температуре и давлении, что способствует миграции на поверхность полимера дополнительного количества олигомеров полиэтилентерефталата. Вследствие этого возникает необходимость введения в красильный состав специального диспергатора олигомеров. Единственным на отечественном рынке препаратом, который может использоваться для удаления олиго-меров с поверхности полиэфира, является разработанный в ИХР РАН многофункциональный жидко-фазный композиционный препарат Ивлан-2.

Целью настоящей работы было изучение влияния Ивлана-2 на содержание олигомеров на поверхности полиэфирного волокна и в остаточной ванне, а также разработка на основе полученных данных способа очистительной обработки красильного оборудования. В состав препарата наряду с катионоактивными и неионогенными поверхностно-активными веществами, диспергирующими циклические олигомеры, входит карбамид, который способен разрушать сложноэфирные группы циклических олигомеров с образованием растворимых производных терефталевой кислоты [1]. Поэтому для полной характеристики процес-

сов, в которых участвуют олигомеры, контролировали, наряду с количеством олигомеров на поверхности волокнистого материала и в водной фазе, содержание в остаточной ванне ионов терефта-левой кислоты (терефталат-ионов). Количество олигомеров на поверхности волокна и в остаточной ванне определяли спектрофотометрически с помощью прибора «8ресоМ М40» при длине волны 286 нм [2], содержание терефталат-ионов в растворе - при длине волны 240 нм [3]. Исследования проводили при концентрациях препарата Ивлан-2 0,25...2,5 г/л, температурах 100...130°С и времени обработки 30.60 мин. Для сравнения оценивали влияние на наличие олигомеров и терефталат-ионов карбамида в количестве, эквивалентном его содержанию в Ивлане-2.

1 —■— вода

2 —•— 0,25 г/л Ивлана-2

2* —О- 0,07 г/л карбамида

т

105

Г

125

"Г

130

Температура,оС

Рис.1. Влияние температуры на содержание олигомеров на поверхности полиэфирного волокна после его обработки в течение 30 мин.

0,14

0,12

0,10 -

0,08

0,06

0,04

0,02

0,00

1 —■— вода

2 —•— 0,25 г/л Ивлана-2

2 —О— 0,07 г/л карбамида

"Г

105

Г

130

Температура,оС

Рис.2. Влияние температуры на содержание олигомеров на поверхности полиэфирного волокна после его обработки в течение 60 мин.

На рис.1, 2 (кривые 2, 2*) представлены данные, отражающие влияние на количество оли-гомеров полиэтилентерефталата на поверхности полиэфирного волокна температуры и продолжительности процесса его обработки растворами Ив-лана-2 (0,25 г/л) и карбамида (0,07 г/л). Зависимости, полученные при обработке полиэфира растворами Ивлана-2 других концентраций, имеют аналогичный вид. На количество поверхностно локализованных олигомеров влияет также обработка полиэфира водой; данные, иллюстрирующие значимость этого фактора, приведены на кривых 1 и 1* рис. 1, 2.

Из рисунков следует, что при обработке волокна водой под давлением с повышением температуры от 100 до 130оС (кр. 1) происходит накопление олигомеров на его поверхности. Ведение в раствор Ивлана-2 (кривые 2 рис. 1, 2) и карбамида (кривые 2* рис. 1, 2) напротив, способствует уменьшению содержания олигомеров на полиэфире, причем в присутствии Ивлана-2 процесс удаления олигомеров протекает более интенсивно, в присутствии карбамида. Этот факт объясняется тем, что карбамид оказывает на олигомеры только деструктирующее действие, переводя их в растворимую форму, тогда как Ивлан-2, в состав которого входит, наряду с карбамидом, комплекс ПАВ, способствует также диспергированию в раствор и нерастворимых олигомеров. Очистительные функции Ивлана-2 сильнее проявляются с повышением температуры раствора. Увеличение концентрации Ивлана-2 до 1,5 г/л также усиливает диспергирующее действие препарата.

Как видно из сопоставления данных рис. 1 и 2, увеличение продолжительности обработки волокна с 30 до 60 мин. способствует некоторому возрастанию поверхностного содержания олиго-меров при температуре выше 100°С, что связано с усилением миграции олигомеров из внутренних областей полимера в расстеклованном состоянии на его поверхность [4,5].

Удаленные с волокна олигомеры переходят в водную фазу. На рис. 3,4 представлены зависимости изменения содержания олигомеров полиэти-лентерефталата в водной ванне от температуры и продолжительности процесса его обработки водой, растворами Ивлана-2 и карбамида. Из рисунков следует, что большой вклад в накопление олигоме-ров в растворе, увеличивающийся с ростом температуры, вносит обработка полиэфира водой (кр. 1). Карбамид (кр. 2*) не оказывает на олигомеры диспергирующего действия. Ивлан-2 (кр. 2), в состав которого входит комплекс ПАВ, способствует переходу олигомеров без их растворения в жидкую

фазу, причем проявление диспергирующих функций препарата возрастает с увеличением температуры и продолжительности его взаимодействия с волокном. Как показали исследования, количество олигомеров, перешедших в водную ванну под влиянием Ивлана-2, становится больше также и с повышением его концентрации до 1,5 г/л.

1 —■— вода

2 —•— 0,25 г/л Ивлана-2

2 —О— 0,07 г/л карбамида

т

105

"Г

110

Г

125

130

Температура,оС

Рис.3. Влияние температуры на содержание олигомеров в водной ванне после обработки полиэфирного волокна в течение 30 мин.

1 —■— вода

2 —•— 0,25 г/л Ивлана-2

2* —О- 0,07 г/л карбамида

"Г

105

"Г

110

Температура,оС

ч о О

ческий и гидравлический режимы его работы. Поэтому особый интерес должны представлять препараты, которые могут переводить значительную часть олигомеров в растворимое состояние.

На рис. 5 представлены данные, позволяющие количественно оценить содержание в водной ванне растворимых производных терефта-левой кислоты, образовавшихся при обработке полиэфира препаратом Ивлан-2 и карбамидом при различных температурах; для сравнения приведены результаты водной обработки полиэфира. Из рисунка следует (кр. 1), что водная обработка полиэфира практически не приводит к деструкции олигомеров . Перевод олигомеров в растворимую форму происходит интенсивнее под действием Ивлана-2 (кр. 2), чем карбамида (кр. 2*). Это связано, по-видимому, с тем, что содержащиеся в Ив-лане-2 ПАВ способствуют диспергированию оли-гомеров в водную ванну, где их взаимодействие с карбамидной составляющей препарата протекает значительно легче, чем на поверхности волокна. Кроме того, ПАВ препятствуют образованию осадка нерастворимых олигомеров на оборудовании. Увеличение продолжительности контакта препарата с волокном способствует возрастанию количества олигомеров, подвергшихся деструкции. Повышение концентрации Ивлана-2 также приводит к незначительному увеличению содержания в водной ванне растворимых производных терефталевой кислоты.

1 —■— вода

2 —•— 0,25 г/л Ивлана-2

2* —О- 0,07 г/л карбамида

Рис.4. Влияние температуры на содержание олигомеров в водной ванне после обработки полиэфирного волокна в течение 60 мин.

Традиционно используемые для удаления олигомеров с поверхности полиэфирных волокнистых материалов диспергаторы, такие, как Леомин ОЯ (Германия), не оказывают на олигомеры дест-руктирующего действия. В результате накопления в водной ванне значительного количества нерастворимых олигомеров последние осаждаются на оборудовании, образуя налипы и нарушая терми-

т

115

Температура, оС

Г

125

Рис.5. Влияние температуры на содержание растворимых производных терефталевой кислоты в водной ванне после обработки полиэфирного волокна в течение 30 мин.

Таким образом, проведенные исследования показали, что использование препарата Ивлан-2 обеспечивает значительное снижение поверхностного содержания олигомеров на окрашенных полиэфирных волокнистых материалов. Это дает возможность проводить крашение полиэфира по

2,5

2,0

,5

,0

0,5

0,0

укороченному циклу - без щелочно-восстанови-тельной обработки, промывки и нейтрализации. В производственных условиях АО «Мосшелк» проведены испытания новой технологии. В процессе испытаний осуществлялся контроль содержания олигомеров на поверхности волокнистого материала; оценивалось также количество в рабочем растворе олигомеров и растворимых производных терефталевой кислоты.

Установлено, что окрашенные по укороченному технологическому циклу полиэфирные ткани характеризуются низким поверхностным содержанием олигомеров. При этом ткани обладают высокой степенью устойчивости окраски к сухому и мокрому трению - 4/5 баллов, что свидетельствует о возможности проводить крашение по сокращенной технологии без ущерба для качества окраски. В результате крашения большое количество олигомеров удаляется в раствор, часть их де-структируется до растворимых производных тере-

фталевой кислоты. Благодаря действию препарата Ивлан-2, олигомеры удерживаются в растворе и не осаждаются на оборудовании.

Длительная эксплуатация оборудования для крашения полиэфира часто приводит к образованию на его стенках налипов, нарушающих гидротермический режим работы аппаратов. На основании полученных в настоящей работе данных предложена технология очистки оборудования от отложений олигомеров. По экономическим соображениям для технологии очистки предлагается не Ивлан-2, а карбамид. Результаты испытания новой технологии очистки оборудования в производственных условиях АО «Мосшелк» приведены в таблице.

Из таблицы видно, что обработка красильных аппаратов раствором карбамида при температуре <100°С позволяет удалить с их стенок более 1,5 кг олигомеров, что свидетельствует о высокой эффективности очистительной технологии.

Таблица.

Эффективность использования растворов карбамида для очистки красильного оборудования от отложений олигомеров (по результатам производственных испытаний

на АО «Мосшёлк»).

Вариант обработки t, °С Концентрация карбамида, г/л Содержание олигомеров в водной ванне, % масс. Содержание производных ТФК в ванне, г/л-10-2 Масса олиго-меров в ванне, кг Масса производных ТФК в ванне, кг

Аппарат 1 80-100 1 0,162 1,0 1,84 0,04

Аппарат 2 80-100 1 0,11 0,9 1,52 0,03

ЛИТЕРАТУРА

1. Моррисон Р., Бойд Р. Органическая химия / Пер. с англ. М.: Мир, 1974 - 1132 с.

2. Аналитический контроль в производстве синтетических волокон Справочное пособие / Под ред. А. С. Чеголи и Н. М. Кваши. - М.- Химия, 1982. 180 с.

3. Вавилова С.Ю. Дисс. ... канд. техн.наук.-Иваново,1999. - 151с.

4. Prorokova N.P. et al. The Influence of Aqueous Ammonia Salt Solutions on the Content of the Oligomers on the Surface of Dyed Polyester Fiber / Textil Chemistry - Theory. Technology and Equipment / A.P. Moryganov (Editor). Nova Science Publishers. Inc. New York. 1997. P. 287-292.

5. Вавилова С.Ю., Пророкова Н.П., Калинников Ю.А. // Химические волокна. 2001. №5. C. 36-39.