СПОСОБ ПРИДАНИЯ ВОЛОКНИСТЫМ МАТЕРИАЛАМ ГИДРОФИЛЬНЫХ СВОЙСТВ
METHOD OF GIVING HYDROPHILIC PROPERTIES TO FIBROUS MATERIALS

Изобретение относится к текстильному производству и может быть использование для повышения гидрофильных свойств текстильных волокон.
Известен способ гидрофилизирующей отделки текстильных материалов путем прививки поли(мет)акрилата и превращения его в соль натрия [Патент №93025881. Россия. Публ. 1996.08.10. Способ гидрофилизирующей отделки текстильных материалов].
Недостатком данного способа является необходимость обработки волокнистого материала раствором щелочи и кислого фосфата натрия и дальнейшей промывки горячей водой, а также невозможность его использования для смеси волокон различной природы.
Наиболее близким принятым за прототип является способ обработки текстильного материала составом, содержащим смесь полиорганосилоксана и полидиорганосилоксана [Патент №3932276. ФРГ. Состав для обработки текстиля и способ обработки]. Используемый полиорганосилоксан обладает гидрофильными свойствами, но является водонерастворимым соединением. Для увеличения его эмульгирующей способности при обработке волокнистых материалов добавляется другой полиорганосилоксан, выполняющий функцию поверхностно-активного вещества. Недостатком данного способа является нестабильность эмульсии, ее способность к коагуляции, обусловленная свойствами применяемого полиорганосилоксана.
Задача заявляемого способа придания волокнистым материалам гидрофильных свойств - повышение гидрофильности волокон обработкой раствором водорастворимого гидрофильного оксиалкиленорганосилоксана.
Указанная задача решается способом придания волокнистым материалам из волокон различной природы гидрофильных свойств путем пропитки водным раствором оксиалкиленорганосилоксана с последующей сушкой при комнатной температуре и термообработкой при 110°С в течение 10 мин, в котором в качестве модификатора поверхности волокон используют водорастворимые оксиалкиленорганосилоксаны общей формулы [Соболевский М.В., Музовская О.А., Попелева Г.С. Свойства и области применения кремнийорганических продуктов. Под общей ред. проф. М.В.Соболевского. М.: Химия, 1975 г. - 96 с.]:
2
где X=-CH-, , -О-;
l, p, k, n, m - число молекул в группах и число групп соответственно;
l=14-4, p=4-14, k=1-4, n=1-5, m=15-24;
3
2
5
R'=-CH, -CH.
Наличие в данных оксиалкиленорганосилоксанах оксиэтиленовых звеньев обуславливает их растворимость в воде. Эти вещества гидрофильны среди полиорганосилоксанов, обладающих обычно гидрофобными свойствами.
При нанесении водного раствора данного оксиалкиленорганосилоксана на волокнистый материал на поверхности волокон образуется мономолекулярное наноразмерное органосилоксановое полимерное покрытие, у атомов кремния которого имеются ковалентно связанные с ними гидрофильные оксиалкиленовые радикалы, располагающиеся перпендикулярно поверхности волокна (фиг.1) - "щеточная геометрия" полимерного покрытия.
Механизм образования таких органосилоксановых полимерных покрытий на волокне основан на взаимодействии реакционноспособных гидрофильных силанольных Si-OH групп оксиалкиленорганосилоксана с гидроксильными, карбоксильными, амино- и другими реакционноспособными группами волокнистого материала. Оксиэтиленовые группы оксиалкиленорганосилоксана обуславливают повышение гидрофильных свойств волокон.
Взаимодействие с кератином шерсти. Концевые карбоксильные СООН группы аминокислот шерсти реагируют с силанольными Si-OH группами оксиалкиленорганосилоксана с выделением воды. Подобный механизм наблюдается для шелка и капрона.
Взаимодействие с целлюлозой хлопка. Концевые гидроксильные OH группы хлопка реагируют с Si-OH группами оксиалкиленорганосилоксана с выделением воды.
Взаимодействие с полиэтилентерефталатом (лавсан). Концевые карбоксильные СООН и гидроксильные спиртовые ОН группы лавсана реагируют с силанольными группами оксиалкиленорганосилоксана тоже с образованием воды.
Вода удаляется при термообработке волокнистого материала, которая необходима для образования ковалентных связей между функциональными группами оксиалкиленорганосилоксана и поверхности волокнистого материала.
-1
-1
-1
-1
Данные ИК-спектров, снятые с модифицированных образцов волокнистых материалов, содержат полосы валентных колебаний Si-O-Si связей в области 1080-1020 см, Si-OC связей в области 880-810 см, -C(O)OR связей в области 1750-1735 см и деформационных колебаний Si-C связей в области 1260 и 800 см.
Общая методика обработки волокнистых материалов заключается в следующем:
1. Для повышения гидрофильности текстильных волокон готовится 1%-ный водный раствор оксиалкиленорганосилоксана.
2. Волокнистый материал пропитывается этим раствором и оставляется вылеживаться при комнатной температуре с целью его равномерной по всему объему пропитки. Операцию повторяем до тех пор, пока привес волокнистого материала не достигнет 1-5% массы.
3. Модифицированный волокнистый материал подвергается термообработке при 110°С в течение 10 мин с целью фиксации оксоалкиленорганосилоксана на волокне.
2
Пример 1. Обработка волокнистого материала 1,5% раствором оксиалкиленорганосилоксана, в котором X=-CH-. В качестве волокнистого материала были взяты образцы полушерстяной гребенной ленты (70% - шерсть, 30% - лавсан). Обработка проводилась согласно изложенной методике. Повышение гидрофильности волокон оценивалось по влагосодержанию обработанных образцов по сравнению с влагосодержанием необработанных. Кинетика сушки показана на фиг.2.
Пример 2. Обработка волокнистого материала 1,5% раствором оксиалкиленорганосилоксана, в котором . В качестве волокнистого материала были взяты образцы той же полушерстяной гребенной ленты. Кинетика сушки показана на фиг.3.
Пример 3. Обработка указанного волокнистого материала 1,5% раствором оксиалкиленорганосилоксана, в котором X=-O-. Кинетика сушки показана на фиг.4.
Анализ результатов кинетики сушки показал, что с увеличением количества оксиалкиленорганосилоксана при соответствующих условиях сушки относительное влагосодержание образцов увеличивается. При обработке волокнистого материала оксиалкиленорганосилоксаном с конкретным радикалом X значительной разницы в повышении гидрофильных свойств не отмечено.
2
Пример 4. Обработка волокнистого материала 1% раствором оксиалкиленорганосилоксана, в котором X=-CH-. В качестве волокнистого материала были взяты образцы полиэфирной, хлопковой и чистошерстяной гребенной ленты. Повышение гидрофильности материала оценивалось по влагосодержанию. Изменение влагосодержания образцов исследовалось по кинетике сушки (фиг.5). Влагосодержание чистошерстяной ленты повышается значительнее, чем полиэфирной.
2
Пример 5. Обработка волокнистого материала 1% раствором оксиалкиленорганосилоксана, в котором X=-CH-. В качестве волокнистого материала были взяты образцы ткани: саржа (2×2), хлопок - 100%; саржа (2×1), хлопок - 100%; саржа (2×2), хлопок - 70% и вискоза - 30%. Повышение гидрофильных свойств оценивалось по влагосодержанию (таблица 1).
2
Пример 6. Обработка волокнистого материала 5% раствором оксиалкиленорганосилоксана, в котором X=-CH-. В качестве волокнистого материала были взяты образцы полушерстяной гребенной ленты. Повышение гидрофильных свойств оценивалось по влагосодержанию (таблица 2).
Анализ результатов исследования показал, что обработка водным раствором оксиалкиленорганосилоксана придает волокнистым материалам гидрофильные свойства, влагосодержание образцов волокнистых материалов повышается до 1,8 раз.
Таким образом, предлагаемая обработка волокнистого материала водным раствором оксиалкиленорганосилоксана позволяет повысить гидрофильность текстильных материалов из волокон различной природы, причем применяемые оксиалкиленорганосилоксаны представляют собой водорастворимые, гидролитически стабильные модификаторы поверхности волокон.