Совершенствование технологии получения композиционных полимерных загустителей для текстильной промышленности

АННОТАЦИЯ

В мире возрастает потребность на хлопчатные текстильные материалы, а это вызывает потребность в высокие колористические свойства для продуктов производимых в отделочных предприятиях. Имея в виду это важное значение, имеются производства загустителей на основе местного сырья и применение их в отделочных предприятиях текстильной промышленности для печатания.

На сегодняшней день в мире, уделяется внимание исследовательским работам, направленным на требованиям в полной мере, применительно к продукции загущения печатных красок для набивки ткани, отвечают выборочные ингредиенты на основе водорастворимой системы композиций[1-8].

ABSTRACT

The requirement increases in the world on cotton textile materials, and it causes requirement for high coloristic properties for products made in the finishing enterprises. Meaning this great value, there are manufactures of thickeners on the basis of local raw materials and their application in the finishing enterprises of the textile industry for printing.

On today's put in the world, the attention to the research works directed on requirements to the full, with reference to production thickener printing paints for fabric stuffing is paid, selective components on the basis of water-soluble system of compositions [1-8] answer.

Ключевые слова. Загустители, текстильные материалы, акриловые эмульсии, процесс омыления, концентрации компонентов, концентрации бентонита и полимеров.

Keywords: Thickeners, textile materials, аcryl emulsion, process hydrogenation, concentration of components, concentration bentonite and polymers.

Введение. 

В этом аспекте определенный научный и практический интерес представляют составы слабощелочных загустителей. При этом стабильный полиэлектролит из полиакрила и его натриевых производных может быть использован для получения высококачественных загустителей для текстильной промышленности. Изучение процесса получения этих загустителей, а также возможные области применения и разработка технологии являются актуальными.

В связи с этим в данном статью рассматривается процесс омыления акриловых эмульсий и реологических свойств концентрированных водных растворов гидролизованных продуктов и разработанного состава.

Экспериментальная  часть.

Изучение некоторых физико-химических свойств гидролизованной акриловой эмульсии играет немаловажное значение при их получении, а сочетание их с другими соединениями, позволяет получить загущающие полимерные композиции для набивки хлопчатобумажной ткани.

В этом аспекте особый интерес представляет изучение некоторых их свойств, таких как вязкость и текучестъ. Они изучались при различных концентрациях щелочи и температуре [9-12].

Из представленных данных видно, что значение вязкости гидролизованной акриловой эмульсии зависит не только от температуры, но также зависит от соотношения АЭ:Н₂О. В таблице 1 представлены изменения вязкости акриловой эмульсии в процессе омыления при различных температурах и соотношениях АЭ:Н₂О.

Более интенсивное омыление начинается в основном при температуре 353К. Так, например, при 333К и соотношении АЭ:Н₂О=10:90 вязкость составляет 47.82 Па×с, а при увеличении температуры до 353К при этом же соотношении АЭ:Н₂О вязкость повышается до 70.14 Па×с.

Немаловажное значение представляет также влияние соотношения АЭ:Н₂О на процесс омыления акриловой эмульсии. При соотношении АЭ:Н₂О = 20:80 при температуре 333 К вязкость составляет 57,51 Па×с, а при соотношении АЭ:Н₂О=5:95 при этой же температуре вязкость уменьшается до 44,89 Па×с.

Одной из основных характеристик реологических свойств концентрированных водных растворов загустителей, используемых при приготовлении печатных красок, является их вязкость.

В зависимости от концентрации компонентов составляющих полимерной композиции нами изучены вязкости загустки при различных концентрациях бентонита в полимерной композиции[13-18].

Таблица 1

Изменение вязкости акриловой эмульсии в процессе омыления при различных соотношениях АЭ : Н₂О и температуре.

Концентрация щелочи 6 г/л

Необходимо отметить, что концентрации компонентов, входящих в состав композиции, варьировались при следующих значениях: бентонит – от 3,0 до 6,0%, препарат К-4 – от 0,05 до 0,25%, гидролизованная акриловая эмульсия в пределах от 0,4 до 0,6%.

Из полученных данных следует, что вязкость раствора загустки, как ожидалось, зависит не только от концентрации бентонита, но также зависит и от концентрации К-4 в составе композиции. Причем вязкость водного раствора загустки резко повышается с увеличением концентрации бентонита.

Так, например, при концентрации бентонита 3,0%, К-4 0,05% и ГАЭ 6 г/кг в составе композиции, вязкость составляет 23,2 см, при той же концентрации К-4, ГАЭ и концентрации бентонита 6,0 %, высота столба течения раствора уменьшается до 2,7 см.

Следует отметить, что от концентрации бентонита и полимеров, входящих в состав композиции, значение вязкости раствора загустки носить прямолинейный характер. На основании полученных данных представленных в табл. 2 считаем целесообразным приготовление загустки при концентрации бентонита-4%, ГАЭ-0,6% и К-4 – 0,2% в составе композиции, так как дальнейшее повышение концентрации компонентов не приводит к существенному изменению вязкости раствора загустки.

Изучение состава и структуры композиции физико-химическими методами. С целью определения термической устойчивости разработанных систем проведен термический анализ бентонита из Навбахорского месторождения. Дериватограмма и полученные результаты приведены на рис. 1 – 2 и в табл. 3.

Рисунок. 1. Дериватограмма бентонита из Навбахорского месторождения

Рисунок 2. Дериватограмма Бентонит – ГАЭ – К-4

Полученные композиционные системы на основе бентонита и полиэлектролита К-4, бентонит – гидролизованная акриловая эмульсия, а также их совместное состояние исследованы методами дериватографического термического анализа.

Изучение термической стойкости композиционных систем показало, что в результате повышения температуры в промежутке 80–280 ^оС молекулы адсорбированной воды в композиции состава бентонит – ГАЭ – К-4 полностью удаляются испарением.

Таблица 3.

Дериватограмма начала разложения происходит в интервале

В диапазоне температур 390 – 160 ^оС наблюдаются эндо эффекты, происходит разложение гидролизированной акриловой эмульсии. Аналогичное термическое превращение наблюдается в дериватограммах композиции бентонит – К-4.

Выводы

Разработанные композиционные системы на основе бентонита и полиэлектролита К-4, бентонит – гидролизованная акриловая эмульсия, а также их совместное состояние исследовано методами ИК-спектроскопии и термическим анализом. В ИК-спектрах бентонита наблюдаются полосы поглощения в области 3500 см^-1 относящиеся к валентным колебаниям –ОН группы воды адсорбированной к бентониту. Деформационное колебание этой же группы появляется в области 1639 см^-1. Полосы поглощения около 800 см^-1 относятся к оксидам, содержащимся в составе бентонита (рис. 3).

На ИК-спектрах композитного материала бентонит – К-4 наблюдаются полосы поглощения в области 3650 см^-1 и 3200 – 3300 см^-1 относящиеся к валентным колебаниям -ОН группы воды. В области 1670 см^-1 появляются полосы деформационных колебаний -NH₂ и -СН=СН₂, для группы -СN наблюдаются полосы поглощения средней интенсивности в области 1566 см¹, полосы в области 1419 см^-1 также относятся к группе –СН=СН₂, полосы в интервале 500-800 см^-1 относятся к оксидным частям бентонита.

Из полученных результатов ИК-спектроскопических исследований, можно заключить, что к бентониту хорошо адсорбируется К-4 и гидролизованная акриловая эмульсия.

Рисунок 3. ИК-спектр бентонита, ГАЭ и К-4.

В полимерной композиции, полученной из бентонита, К-4 и ГАЭ, имеются следующее полосы поглощения на ИК-спектрах: 3630 – 3410 см^-1, 2935 см^-1, 2364 – 2345 см^-1, 1710 см^-1, 1655 см^-1, 1543 см^-1, 1000 см^-1, 467 см^-1. Эти полосы поглощения относятся к кристаллизационной молекуле воды, бентонита и –COOH группы ГАЭ, (3630 – 3400 см^-1). Деформационные колебания -OH и –COOH группы в области (1655 – 1543 см^-1), деформационные колебания –CN группы (К-4) в области 1710 см^-1, которые смещаются в низкочастотные области. Это свидетельствует о том, что происходит молекулярное взаимодействие между компонентами: К-4 и ГАЭ.

Более узкие и интенсивные полосы поглощения, относящиеся к кристаллизационной воде и мастиковой воде, наблюдаются в области 1100 см^-1.

На основе ИК-спектров можно предположить, что между компонентами образуется мостик молекулы воды -OH, который связывает бентонит, К-4 и ГАЭ.

Список литературы:

1. Султонов Ш.А., Амонов М.Р., Сайимова Д.Қ.. Изучение реакции омылении акриловой эмульсии // Узбекский химический журнал, №5. 2017., С.13-19.
2. Султонов Ш.А., Амонов М.Р.. Разработка эффективного  состава  полимерных  композиционных  загустителей // Журнал “Композиционные материалы”, №2. 2018., С.9-15.
3. Sultonov Sh.A., Amonov M.R.. The study of the rheological properties of the thickening polymer compositions and ink-base printing. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences Аustria. «East West» Association for Advanced Studies and Higher Education GmbH. 2018. №9-10. P.92-98.
4. Султонов Ш.А., Амонов М.Р.. Исследование физико-механических свойств полимерных загустителей и пленок из них // “Композиционные материалы”, №3. 2019., С.56-63.
5. Султонов Ш.А., Амонов М.Р.. Oценка эффективности применения полимерных вязких систем при печатании текстильных материалов активными красителями // Universum: химия и биология (электронный научный журнал). №4. 2019., С.34-39.
6. Ismatova R.A., Norov I.I., Amonov M.R., Ibragimova F.B. Sizing polymer compositions on the base of starch and polyvinyl alcohol // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. -2019. – N. 11-12. –Pp. 41-44.
7. Исматова Р.А., Ибрагимова Ф.Б., Амонов М.Р., Шарафутдинова Р.И. Разработка нового состава для шлихтования хлопчатобумажной пряжи // Universum: технические науки: научный журнал. 2019. – № 11 (68). Часть 3. –С. 82-85.
8. Ибрагимова Ф.Б., Исматова Р.А., Амонов М.Р. Изучение влияния компонентов на смываемость композиции // Композиционные материалы: Научно-технический и производственный журнал. 2020. -№ 2. –С. 11-14.
9. Исматова Р.А., Амонов М.Р., Равшанов К.А., Эшонкулова Д.И. Влияние концентрации синтетических полимеров на вязкость шлихтующей композиции // Развитие науки и технологий. Научно-технический журнал. 2020. - № 4. –С. 79-83.
10. Амонов М.Р., Исматова Р.А., Каршиева Д.Р., Очилова Н.Р. Разработка нового состава шлихтующей композиции // Материалы международной научной конференции «Инновационные решения инженерно-технологических проблем современного производства». Бухара. 2019. 14-16 ноября. –С. 514-57.
11. Исматова Р.А., Амонов М.Р. Физико-Механические характеристики ошлихтованной пряжи с интетическими полимерами // Симпозиум «Химия в народном хозяйстве» Дубровицы - 2020 г. –С. 46-47.
12. Majidov A.A., Ismatova R.A., Amonov M.R. Complete use of water-soluble polymer composition. Monography. LAP LAMBERT Academic Publishing. – 2020. -168p.
13. Яриев О.М., Амонов М.Р., Ихтиярова Г.А., Мажидов А.А., Садикова С.Ш. Изучение физико-химческих свойств полимерной композиции на основе гидролизованной акриловой эмульсии. Композиционные материалы: Научно-технический и производственный журнал. 2006. -№ 4. –С. 7-11.
14. Яриев О.М., Амонов М.Р., Амонова Х.И., Мажидов А.А. Оценка реологических свойств полимерной композиции на основе природных и синтетических полимеров. Композиционные материалы: Научно-технический и производственный журнал. 2007. -№ 1. –С. 6-10.
15. Мажидов А.А., Амонов М.Р., Раззоков Х.К., Назаров И.И. Изучение термодинамических характеристики и поверхностно –активных свойств полимерной композиции на основе крахмала и полиакриламида. Композиционные материалы: Научно-технический и производственный журнал. 2007. -№ 2. –С. 24-27.
16. Мажидов А.А., Амонов М.Р., Равшанов К.А., Содикова С.Ш. Изучение  влияние различных  факторов на свойства загусток из водорастворимых  полимерных композиций и печатных составов на их основе для хлопчатобумажных тканей. Композиционные материалы: Научно-технический и производственный журнал. 2008. -№ 2. –С. 29-32.