СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ НЕОРГАНИЧЕСКИМИ СОЛЯМИ В ПОЛЕ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
METHOD OF MODIFICATION OF FIBER MATERIALS WITH INORGANIC SALTS IN THE SUPER-HIGH-FREQUENCY RADIATION FIELD

Изобретение относится к химической технологии текстильных волокнистых материалов и предназначено для модифицирования волокнистых материалов путем проведения их обработки растворами неорганических солей металлов в полях сверхвысоких частот (СВЧ) с нанесением на поверхность обрабатываемого волокнистого материала слоев полимерного оксида металла.
Физические методы интенсификации процессов отделки текстильных изделий находят все большее применение. Показаны возможности применения ультразвуковых, магнитных сверхвысокочастотных полей в процессах крашения, промывки, подготовки тканей (Б.Н.Мельников, М.Н.Кириллова, А.П.Морыганов. Современное состояние и перспективы развития технологии крашения текстильных материалов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983; Сафонов В.В. Интенсификация химико-технологических процессов отделочного производства. М.: МГТУ им. А.Н.Косыгина, 2006).
Известен способ получения гидрофильного поливинилспиртового (ПВС) волокна с высокой влагопоглощающей способностью при упрощенном процессе модификации. При реализации данного способа свежесформованное ПВС волокно ацеталируют адельгидосодержащим ПВС волокном, при этом указанные волокна смешивают и проводят тепловую обработку инфракрасными лучами в течение от 40 до 80 секунд (RU 94003077, класс D06M 10/04, 1994).
За ближайший аналог можно принять способ обработки текстильного материала, при котором желаемая обработка, не повреждая материал, осуществляется путем опускания материала в обрабатывающую жидкость, удаления избыточной жидкости и последующей обработки материала высокочастотным излучением, с частотой 10-50 МГц в течение от 1 до 120 секунд, после чего поддерживают достигнутую материалом температуру нагрева в пределах 90-100°С в течение 15 минут, далее материал подвергают обработке паром и промывают (JP 5239762, класс D06B 13/00, 1998).
Способ, выбранный за аналог, имеет недостаток - современные высокочастотные излучатели имеют в основном рабочую частоту 2400-2500 МГц.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание способа модифицирования волокнистого материала растворами неорганических солей металлов в поле СВЧ с нанесением на поверхность обрабатываемого волокнистого материала слоев полимерного оксида металла для придания материалу повышенного влагопоглощения и теплопроводности, позволяющего получить технический результат, выражающийся в упрощении технологического процесса и повышении интенсивности протекания основных его стадий.
Получение указанного технического результата обеспечивается тем, что пропитывают обрабатываемый волокнистый материал водным раствором неорганической соли, содержащей высокозарядные катионы металлов до привеса 300%, затем осуществляют плюсование, после чего волокнистый материал подают в СВЧ-камеру, где подвергают нагреву в поле сверхвысокочастотного излучения до полного высыхания, и проводят промывку от несвязанной соли однократно холодной водой, в качестве неорганической соли, содержащей высокозарядные катионы металлов используют хлориды олова(IV), хрома(III), алюминия, частота излучения в СВЧ-камере составляет 2400-2500 МГц.
Предлагаемый способ предполагает обработку текстильных волокнистых материалов растворами неорганических солей в поле сверхвысокочастотного излучения, в результате чего волокна покрываются слоями полимерного оксида металла и изменяется влагопоглощение и теплопроводность материала. Образование слоев полимерного оксида металла происходит за счет процесса комплексообразования с последующей гидролитической олигомеризацией и стадий олификации и оксоляции. Равномерный прогрев образца по всему объему в токе полей СВЧ ускоряет этот процесс, так как излучение способствует процессу комплексообразования и росту полимерной пленки из оксида металла. Слои могут быть идентифицированы с помощью атомно-силовой микроскопии.
Предлагаемая технология характеризуется простотой аппаратурного обеспечения и исходных реагентов. Возможность использования водных растворов неорганических солей делает этот процесс более привлекательным с экономической и экологической точек зрения. Сам процесс может быть проведен на стандартном оборудовании текстильных предприятий с включением в отделочную линию СВЧ-камеры. Проведение обработки под воздействием сверхвысоких частот позволяет значительно ускорить основные стадии получения конечного продукта. Включение ультрадисперсных частиц металлооксидов в структуру волокнообразующих полимеров и формирование на поверхности волокна сверхтонких структурированных пленок полупроводниковых оксидов является одним из путей получения текстильных материалов нового поколения.
Предлагаемый способ включает в себя две стадии. На начальной стадии технологического процесса обрабатываемый текстильный материал пропитывается водным раствором неорганической соли до привеса 300%. При этом могут применяться водные растворы неорганических солей, содержащие высокозарядные катионы металлов (заряд 3+ и 4+) Например, хлориды олова(IV), хрома(III), алюминия, в концентрационных пределах от 0,1 до 1 моль/л.
Затем проводят плюсование, после чего волокнистый материал подается в камеру СВЧ, где подвергается нагреву в поле сверхвысокочастотного излучения с частотой 2400-2500 МГц до полного высыхания. Промывание материала с целью удаления несвязанной соли проводится однократно.
В результате, в зависимости от вида обрабатываемого волокнистого материала и используемых водных растворов неорганических солей, содержащих высокозарядные катионы, на поверхности обрабатываемых волокон образуется тонкий металлооксидный слой, обуславливающий проявление материалом ожидаемых свойств.
Реализация предлагаемого способа для различных текстильных тканей иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Текстильная поликапроамидную ткань пропитывается водным раствором хлорида олова(IV) и хлорида хрома(III) с концентрацией каждого 0,5 моль/л до привеса 300%. После чего проводится плюсование и ткань подается в камеру СВЧ, где подвергается нагреву в поле сверхвысокочастотного излучения с частотой 2400-2500 МГц до полного высыхания. Промывание материала с целью удаления несвязанной соли проводится однократно в холодной воде. Обработанный образец ткани обладает капиллярностью и гигроскопичностью соответственно в 8 и 3 раза выше, чем необработанный образец.
Пример 2. Текстильная полиэфирная ткань пропитывается водным раствором хлорида олова(IV) и хлорида алюминия с концентрацией каждого 1 моль/л до привеса 300%. После чего проводится плюсование и ткань подается в камеру СВЧ, где подвергается нагреву в поле сверхвысокочастотного излучения с частотой 2400-2500 МГц до полного высыхания. Промывание материала с целью удаления несвязанной соли проводится однократно в холодной воде. Обработанный образец ткани обладает теплопроводностью в 2-3 раза выше, чем необработанный образец.