Диссертация на соискание ученой степени доктора философии ( Doctor of Philosophy ) по техническим наукам

1.2. Шлихтующие полимерные композиции на основе синтетических полимеров

Анализ литературных данных свидетельствует о том, что в мировой практике в качестве синтетических шлихтующих агентов используются следующие классы соединений [6; 33-38 с, 7; 72-73 с, 8; 76-78 с, 9; 108-111 с, 10; 89-92 с, 11; 44-46 с] :

- карбоцепные полимеры (полимерные спирты и кислоты и их производные);
- полиокси- (-гидрокси) соединения;
- полиамиды;
- сополимеры различных по природе химических соединений, содержащие в цепи ароматические радикалы и ненасыщенные связи (возможно гетероатомы), наряду с такими функциональными группами как -СООН,-СООR, -ОН, -NН₂ и др.
Зарубежные фирмы уже в течение многих лет патентуют шлихтующие композиции на основе синтетических высокомолекулярных соединений: сополимеров стирола и малеиновой кислоты, поливинилового спирта и его сополимеров, поливинилпирролидона, акриловых (метакриловых) полимеров и сополимеров на их основе. Эти полимеры пришли на смену карбоксиметилцеллюлозе, крахмалу, желатину, которые обладают высокой адгезией к хлопку, но оказались непригодными для шлихтования химических волокон, проявляя склонность к отслаиванию [12; 39 с, 13; 32-34 с, 14; 40-41 с].
Основными компонентами шлихты являются клеящие вещества, в качестве которых используются крахмалопродукты (картофельный, кукурузный и рисовый крахмал, пшеничная и ржаная мука). При применении этих продуктов в шлихту обязательно вводят расщепители крахмала (кислоты, щелочи, окислители). В состав шлихты входят также вспомогательные компоненты – гигроскопические вещества (глицерин) и мягчители (стеарин).
Если возникает необходимость в длительном хранении шлихтованных основ, то для предупреждения появления микроорганизмов в шлихту вводят противогнилостные соединения - медный купорос, фенол, борную кислоту.
Шлихтующие материалы, нанесенные на пряжу или нить из растворов или расплавов, при высыхании образуют пленочные связи между волокнами внутри пряжи и покрытие на поверхности ее.
Шлихтующие материалы должны отвечать целому ряду требований, основные из которых приведены ниже:
- адгезионные свойства к обрабатываемому волокну, характеризуемые прочностью, которая измеряется при разрыве на динамометре полосок ткани, склеенных внахлестку шлихтой. Достаточной считается адгезионная прочность в пределах 2,5 – 5 МПа;
- пленкообразующая способность шлихты, необходимая для создания на пряже прочной и эластичной пленки с низким коэффициентом трения;
- способность пленки шлихты выдерживать комплекс напряжений при трении, изгибе, кручении и вытяжке пряжи, которым она подвергается на шлихтовальных машинах и ткацких станках;
- растворимость в воде;
- однородность и наличие определенной вязкости раствора для обеспечения проникания шлихты в межволоконные пространство и равномерного распределения на поверхности нити;
- устойчивость пленки шлихты при прохождении пряжи через сушильное устройство шлихтовальной машины (пленки шлихты не должны размягчаться, плавиться или разлагаться при нагревании до 290 – 300К;
- антистатичность пленки, предотвращающая накопление статических электрических зарядов на волокне, наличие которых вызывает дополнительную распушенность пряжи. Хорошими антистатическими свойствами обладают материалы с удельным поверхностным электрическим сопротивлением не выше 10⁷ – 10⁸ Ом;
- нейтральная реакция растворов шлихты, т. е. водородный показатель (рН) должен находится в пределах 6,5 – 7,5;
- экономическая целесообразность ;
- способность шлихты удаляться с ткани при расшлихтовки и не вызы-вать затруднений при отделке ткани;
- шлихта не должна вызывать коррозии оборудования ;
- низкое пенообразование в сочетании с хорошей смачивающей способностью;
- невысокая токсичность и хорошая биологическая разлагаемость;
- относительное удлинение пленок шлихты не ниже этого показателя пряжи;
Наибольший практический интерес в последние годы приобретают акриловые полимеры, которые обладают высокой адгезией практически ко всем природным и синтетическим волокнам, независимо от их химической природы и физической структуры [15; 135 с, 16; 184-186 с, 17; 14-16 с, 18; 52-56 с].
Акриловые мономеры могут сополимеризоваться в любом соотношении. Это значит, что таким образом можно синтезировать материалы с широким спектром свойств.
Анализ патентных данных позволяет судить о перспективности применения в качестве шлихтующих агентов производных акриловой кислоты и частично омыленного поливинилацетата. В зависимости от строения акриловых полимеров – длины боковой цепи алкильного радикала или спиртового остатка (в случае эфиров), степени полимеризации, регулярности полимера – будут изменяться химические, физические и термомеханические свойства, а также когезионная прочность этих соединений и их адгезия к различным по химической природе субстратам. Так как акриловые полимеры с полярными группами (полиакрилонитрил, полиметакрилат натрия, полиакриловая и полиметакриловая кислоты и их амиды) очень жестки, хрупки, то в некоторых случаях целесообразно применять их сополимеры с эфирами. Свойства таких полимеров будут определяться не только величиной макромолекулы, величиной алкильного радикала – заместителя в основной углеродной цепи, но и величиной спиртового остатка и разветвленностью его [19; 41-45 с].