Влияние сорбции водорастворимого блок-сополимера на фрикционные и антистатические свойства полиамидной комплексной нити

Наиболее заметным снижение температуры помутнения становится при концентрациях едкого натра более 30 г/л. Понижение температуры помутнения, очевидно, связано с усилением дегидратации кислородных атомов эфирных групп оксиэтилированных цепей в молекуле НПАВ под действием едкого натра[3].

В исследовании [3] показано, что НПАВ не утрачивают полностью свою активность при температуре немного выше температуры помутнения и непродолжительном времени действия. Это обусловлено тем, что в растворе образующиеся ассо-циаты молекул НПАВ находятся в равновесии с неассоциированными молекулами.

Совокупность полученных данных по влиянию едкого натра на поверхностное натяжение водных растворов исследуемых НПАВ, на температуру их помутнения и смачивающую спо-

собность, позволяет сделать вывод о том, что наибольшей активностью в присутствии щелочи все исследуемые НПАВ обладают при содержании гидроксида натрия в рабочих растворах не более 40 г/л и температурах ниже их точки помутнения.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Пряжникова В.Г., Козлова О.В., Мельников Б.Н.

Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2002. №1.

2. Пряжникова В.Г., Гончарова Н.А., Козлова О.В.

Изучение моющей способности щелочных водных растворов неионогенных ПАВ. Сборник тезисов Всероссийской студенческой научной конференции "Актуальные проблемы развития текстильной промышленности". 2002г.

3. Н. Шенфельд Неионогенные моющие средства -продукты присоединения окиси этилена». М.: Химия. 1965.

УДК 678.029.74:677.494.675.4

С.Н.КАРАСЁВА*, Л.Н.МИЗЕРОВСКИЙ*, В.Г.СИЛАНТЬЕВА**

ВЛИЯНИЕ СОРБЦИИ ВОДОРАСТВОРИМОГО БЛОК-СОПОЛИМЕРА НА ФРИКЦИОННЫЕ И АНТИСТАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИАМИДНОЙ КОМПЛЕКСНОЙ НИТИ

Оценивается возможность использования в качестве формовочной препарации для капроновой комплексной нити 6,7текс водного раствора композиции на основе блок-сополимера капролактама и полиэтиленгликоля.

Текстильно-вспомогательные вещества (ТВВ), используемые в производстве синтетических нитей, волокон и изделий из них, можно разделить на несколько самостоятельных групп [1]:

- ТВВ, используемые на стадии формования синтетических нитей;

- диспергаторы;

- выравниватели;

- моющие средства;

- химикаты для заключительной отделки.

В данном случае речь пойдет о веществах первой группы, объединяемых в литературе термином «формовочная преперация».

Согласно [2], формовочная преперация -это замасливающая система для управления состоянием волокна, которая имеет две функции: регулирование уровня трения поверхностей полимер-полимер и полимер-другая поверхность и диссипацию зарядов статического электричества.

Перечень технических требований к подобным композициям весьма широк и, как правило, включает [1-4] такие показатели, как термостабильность, способность смачивать нить и растекаться по ней, адгезия к волокну, слабая вспениваемость, слабая миграция в полимер, физиолого-токсикологи-ческая безопасность. Качество композиции определяется и возможностью её использования при том или ином способе нанесения на волокно.

Формовочные замасливающие композиции, используемые при производстве синтетических нитей текстильного и технического назначения, имеют ряд существенных недостатков, обусловленных их многокомпонентностью и гетерогенностью [5].

Устранение этих недостатков возможно в случае использования однокомпонентных водных растворов блок-сополимеров, макромолекулы которых включают фрагменты, обеспечивающие ан-

тистатичность, водорастворимость и достаточную теплостойкость таких сополимеров.

Нами были синтезированы блок-сополимеры, композиции на основе которых способны образовывать на поверхности комплексных полиамидных (ПА) нитей тонкие эластичные пленки, обладающие антифрикционными и антистатическими свойствами.

В данной работе эксперименты проводились с блок-сополимером ВС-1,4, синтезированным из капролактама, адипиновой кислоты и по-лиэтиленгликоля с молярной массой 1400.

Приготовленная на его основе замасливающая композиция включала также смачиватель, обеспечивающий понижение поверхностного натяжения водного раствора блок-сополимера до 31,0-32,0 дин/см, и соль вторичного амина в качестве дополнительного антистатика.

Водные растворы композиции с концентрацией (с,% масс) по блок-сополимеру от 1,0 до 5,0% наносились на полиамидную нить 6,7текс, состоящую из 46 филаментов, на лабораторной установке, позволяющей изменять скорость движения нити (Ун) от 48 до 250 м/мин при фиксированной (~ 8,76 об/мин) скорости вращения замасливающей шайбы диаметром 75 мм, заимствованной с перемоточной машины «Поликон».

Степень сорбции блок-сополимера (Г, % масс.) оценивалась по разности масс нити до и после обработки.

Динамический коэффициент трения по стали определялся при скорости движения 50м/мин; данные по удельному поверхностному сопротивлению нитей получены в лаборатории испытательного центра текстильных материалов «ИвТЕСТ».

Результаты экспериментов по сорбции блок-сополимера, выполненные при 293К, показаны на рис.1 в виде зависимости Г= Г (с, Ун).

Рис.1. Зависимость степени сорбции блок-сополимера комплексной ПА-нитью от концентрации его в водном растворе и линейной скорости движения нити (м/мин) 48(7), 90(2), 132(5), 172(4) и 203(5).

Как можно видеть, степень сорбции блок-сополимера возрастает с увеличением его концентрации в растворе по линейному закону

Г = к • с,

но закономерно понижается по мере роста скорости движения нити по поверхности замасливающей шайбы:

скорость движения нити, м/мин к

48 1,04 ± 0,12

90 0,81 ± 0,16

132 0,72 ± 0,20

172 0,61 ± 0,23

203 0,51 ± 0,18

Обработка этих экспериментальных данных с целью поиска вида зависимости к от соотношения линейных скоростей движения нити и поверхности шайбы (а = Ун / Уш ) привела (рис.2) к уравнению

к = 1,5- 9,9-10"2л/а ,

в соответствии с которым нить линейной плотностью 6,7 текс не будет сорбировать блок-сополимер из его водного раствора, при а > 229.

К 16г

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

\/а

Рис.2. Зависимость параметра к в уравнении (1) от соотношения линейных скоростей движения нити и поверхности замасливающей шайбы (а).

Формование ПКА нитей на машинах «Тек-стима - 2030/1» проходит, как правило, со скоростью 800 м/мин, что при диаметре замасливающей шайбы 130 мм и скорости её вращения порядка 8,8 об/мин соответствует а = 229.

Это означает, что переход на новые замасливающие композиции потребует увеличения скоростей вращения замасливающих шайб с тем, чтобы снизить параметр а до значений, обеспечивающих нанесение необходимого количества блок-сополимера.

Поскольку главной целью нанесения препарации на синтетические нити явяляется повышения уровня их антистатичности, оценку необходимой величины сорбции блок-сополимера ло-

гично проводить по данным об удельном поверхностном электрическом сопротивлении нитей, содержащих на своей поверхности разные количества препарации.

Результаты подобного эксперимента с нитями 6,7 текс показаны на рис.3.

120 -

100 80 60 40 20 0

0 1 2 3 4 5 Концентрация сополимера на нити, % масс.

Рис.3. Зависимость удельного поверхностного электрического сопротивления комплексной ПА-нити 6,7 текс от количества сорбированного блок-сополимера.

м

0,145 0,140 0,135 0,130 0,125 0,120 0,115 0,110

0 1 2 3 4 5 6 Концентрация сополимера на нити, %

Рис.4. Зависимость динамического коэффициента трения по стали ПА-нити 6,7 текс от количества сорбированного блок-сополимера.

Видно, что нанесение на нить ~ 3,5% масс. блок-сополимера (точнее композиции на его основе) приводит к понижению удельного поверхностного сопротивления нитей на порядок, но дальнейшая сорбция композиции оказывается с этой точки зрения не эффективной, указывая на то, что нанесения 3,5% блок-сополимера достаточно для образования на поверхности нити сплошной пленки последнего.

К аналогичному выводу можно придти и на основе данных по динамическому коэффициенту трения нитей как функции количества сорбированной препарации (рис.4), демонстрирующих высокую эффективность синтезированного блок-сополимера в качестве антифрикционного покрытия.

Следует, однако, отметить, что в данном случае понижение коэффициента трения с 0,14 до 0,11 явление скорее отрицательное, чем положительное.

Действительно, как показала удачная с точки зрения обеспечения проходимости нити при формовании, вытягивании, кручении и перемотке производственная апробация данной композиции на ОАО «Энгельсский капрон», нить становится очень «скользкой», и это может вызвать существенные осложнения при её переработке на текстильных предприятиях.

Подводя итог изложенному, можно, по нашему мнению, утверждать, что, во-первых, получены экспериментальные доказательства правильности сформулированной в работе [5] концепции совершенствования формовочной препарации для синтетических нитей путем перехода от многокомпонентных коллоидных систем к истинным растворам композиций на основе гибкоцепных блок-сополимеров и, во-вторых, что применительно к формовочной препарации для ПА-нитей 6,7 текс исследования должны быть направлены на совершенствование разработанной композиции в направлении повышения коэффициента трения образующейся из неё пленки до 0,17 -г 0,20 при одновременном улучшении антистатических свойств.

ЛИТЕРАТУРА

1. Mehra R.H., Mehra Anil R., Mehra Arun R. // Col-ourage. 1990. V.37. №.7. P.76-77.

2. Jones D., Doffridge S. // Textil Horizonts. 1987. V.7. № 9. P.13-14.

3. Серебрякова З.Г. Поверхностно-активные вещества в производстве искусственных волокон. М.: Химия. 1986. 189с.

4. Козлене Р.З. и др. Замасливание химических волокон. Ташкент: Фан. 1988. 140с.

5. Мизеровский Л.Н. Химические волокна. 2000. №3. С.3-8.