Физико-химические аспекты получения и применения полимерной композиции для шлихтования хлопчатобумажной пряжи

АННОТАЦИЯ

Изучено ИК спектры крахмала, ПВС и крахмал+ ПВС+ГИПАН.

Выполнено сравнительные результаты шлихтования пряжи разработанным составом композиции шлихтованием крахмал продуктом на предприятии ООО «Севинч текс сервис».

ABSTRACT

The IR spectra of starch, PVA and starch+ PVA+were studiedHYPAN.

The comparative results of yarn dressing with the developed composition of the composition by dressing starch product at the enterprise "Sevinch tex service" LLC were performed.

Ключeвыe слoвa. ПВС, крахмал, ГИПАН, ИК спектр, Обрывность

Keywords. PVA, starch, HYPANE, IR spectrum, Discontinuity

В настоящее время в мире пр именение шлихтующих составов на основе водорастворимых полимеров в шлихтовании хлопчатобумажной пряжи дает возможность сэкономить до 60-80% воды, используемой в процессе шлихтования и снизить на 20-25% энергию, расходуемую для сушки ошлихтованной пряжи. В связи с этим, в производстве шлихтующих составов важное практическое значение имеет получение шлихтующих составов на основе синтетических полимеров, в частности ПВС и ГИПАНа с высокой поверхностной активностью.

На сегодняшний день во всем мире в проводимых научных исследованиях и создаваемых новых технологиях по созданию шлихтующей композиции, с целью замены или уменьшения расхода пищевого крахмала, особое внимание уделяется на разработки, позволяющие получать полимерные композиции из природных и синтетических полимеров более эффективные и качественные шлихтующие препараты[1-7]. На текстильных предприятиях из всех полимеров, применяемых для шлихтования хлопчатобумажной пряжи, наибольшая доля приходится на нативный крахмал, поэтому применение водорастворимых синтетических полимеров играет важную роль в снижении расхода крахмала в составе шлихтующих веществ. В связи с этим разработка энерго- и ресурсосберегающей технологии получения водорастворимых полимеров является актуальной.

В связи с этим в данной статье были изучены ИК спектры образцов модифицированного крахмала по сравнению с контрольным.

Были сняты ИК спектры крахмала, ПВС и ГИПАНа, а также их смеси.

В ИК-спектрах крахмалов наблюдаются широкие полосы поглощения валентных колебаний гидроксильных групп в области 3000 –3700 см-1, а также ряд полос в низкочастотной области от 2000 до 500 см-1. Проявление всех типов ИК-поглощения гидроксильной группы зависит от того, к какому углеродному атому звена полимера присоединена гидроксильная группа –первичному, вторичному или третичному, является ли эта группа свободной или она связана внутримолекулярными или межмолекулярными водородными связями, какова сила этих водородных связей (рис . А).

В ИК спектрах отмечены полосы поглощения в области 3350-3360 и 1430-1440 см^-1, которые относятся соответственно к валентным и δ группе СН₂, полосы поглощения в области 1100 и 1200 см^-1, обусловленные валентными колебаниями С꞊N, которая имеется в молекулах ГИПАНа и 3300 см^-1 к валентным колебаниям NH₂, которая имеется в молекулах ГИПАНа.

В спектре отмечается сильное поглощение около 1000-1200 см^-1 с отчетливо выраженными тремя максимумами 1180; 1160 и 1020 см^-1. Присутствуют резкие полосы 760; 851см^-1 .

Полосы в области 3644 см^-1 и 2939 см^-1обусловлены соответственно валентными колебаниями групп ОН и СН₂ и СН, а полоса 1673 см^-1 – относится к деформационным колебаниям кристаллизационный воды. Поглощения в области 1472 - 1200 см^-1 можно отнести за счет ножничных и внешних групп СН₃, СН₂ и СН, а также углов С-О-Н деформационных колебаний СН₂, а также за счет плоскостных колебаний гидроксильных групп.

Резко меняется картина в области 1000 - 1200 см^-1, исчезает триплет (с А и Б). В этой области лежат частоты С-С, С-О связей кольцевых структур и деформационных колебаний групп СН_2.

В области 1200 - 1500 см ^-1 расположены деформационные колебания.

В спектре крахмала рисовой лузги эта область поглощения в области 1428 см^-1, крахмал в этой области наблюдается при 1405 см^-1 в виде более широкой полосы.

Рисунок. ИК спектры крахмала (А), ПВС (Б) и крахмал + ПВС+ГИПАН (В)

Но при смешивании этих соединений (модифицированная форма) эта область не имеет интенсивных полос при 1473 см^-1 и 1475 см^-1 .

Вероятно, это обусловлено, в частности, взаимодействиями между группами СН₂ и окружением, которые приводят к существенному изменению частот метиленовых групп в зависимости от конфирмации групп СН₂ОН. Возможно, на характер спектра в области деформационных колебаний     группы СН₂ оказывает влияние изменения окружения не только у С_6, но и более удаленных углеродных атомов, что свидетельствует о взаимосвязи структурных элементов. В спектрах многих сахаров наблюдается также ряд полос в области 2600 - 2800 см^-1[8-12 ]

Но в нашем случае размытый характер этих полос не дает основания для отношения их к обертонам или составным частотам.

Так для спектра ПВС характерно наличие полос поглощений: 2988 см^-1 – 2360 см^-1. Имеются два менее интенсивных пика, или 2988 см^-1 и 2360 см^-1. В препарате ПВС наблюдается более острый пик в области 2361 и 2335 см^-1 (рис. Б). Более четкий пик наблюдается в модифицированном крахмале (крахмал+ПВС+ГИПАН) в области 2363 см^-1 (имеется плечо) (рис. Б). Вероятно, при модификации крахмала образуется слабая водородная связь.

Поглощение в области 706-738 см^-1 может обуславливаться обертонами самих водородных связей и внеплоскостными деформационными колебаниями гидроксильных групп (рис.А крахмал). Но в модифицированной форме крахмала (крахмал + ПВС+ГИПАН) аналогичные сигналы слабо выражены (рис.А), а в модифицированной форме (крахмала + ПВС + ГИПАН) в этой области исчезает полость δ (рис.) [13-15].

При смешении растворов крахмала и ГИПАНа наблюдается гелеобразование. Его можно рассматривать как результат взаимодействия крахмала и ГИПАНа, связанного с переходом электронов и ведущего к образованию ассоциатов. Образование ассоциатов подтверждается уменьшением гелеобразной структуры композиции при повышении темпера- туры за счет разрыва водородных связей и уменьшения ван-дер-ваальсовых сил. Это связано с тем, что между функциональными группами ГИПАНа (нитрильные, амидные и гидроксильные) и первичными гидроксильными группами крахмала образуются водородные связи.

Как и следовало ожидать, что введение ПВС в состав полимерной композиции приводит к уменьшению подвижности макромолекул крахмала, т.е. ограничению их теплового движения, повышению структурированности системы и образованию более жесткой цепи, и, вследствие этого, повышению вязкости системы. Кроме того, добавление в крахмальные клейстеры ПВС приводит к переходу упруго-хрупкой системы в упруго-пластическую, т.е. повышаются пластичные свойства пленок шлихтующих полимерных композиций и при этом ПВС выступает в роли пластификатора[14-19].

С целью выявления преемственности разработанного состава, как эффективного шлихтующего компонента, нами проводились апробирования в производственных условиях. Ниже приведены сравнительные результаты шлихтования хлопчатобумажной пряжи составом на основе крахмала, ПВС и ГИПАНа с данными по шлихтованию пряжи крахмалопродуктом в условиях предприятия ООО «Севинч текс сервис» (табл.).

Как видно из полученных данных, представленных в табл. пряжа, ошлихтованная разработанным составом по некоторым параметрам, в частности истинного приклея, обрывности нити в процессе ткачества приводит к значительному увеличению выпуска готовой продукции.

Вязкость шлихты измерялась с помощью вискозиметрической воронки Оствальда по отношению времени истечения шлихты из нее со временем истечения воды. Для этой цели шлихту заливают в воронку вместимостью 500 мл с капиллярной трубкой длиной 50 мм и диаметром отверстия в ней 5 мм и включают секундомер. Показатель относительной вязкости вычисляли, разделив время истечения шлихты на время истечения воды равного объема.

Таблица.

Сравнительные результаты шлихтования пряжи разработанным составом композиции шлихтованием крахмалопродуктом на предприятии ООО «Севинч текс сервис»

Таким образом, показана перспективность и экономическая целесообразность использования предложенных шлихтующих препаратов для хлопчатобумажных тканей, что позволило сократить расход пищевого крахмала 40 г/кг вместо 70 г/кг, а также повысить производительности труда за счет уменьшения обрывности нити.

Список литературы:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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
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. Кириллова М.Н, Щеглова Т.Л., Белокурова О.В., Катков И.В., Оценка эффективности новых шлихтующих композиций на основе крахмала. Текстильная химия, 1 (5) 1994. -С.76-78.
8. Majidov A.A., Ismatova R.A., Amonov M.R. Complete use of water-soluble polymer composition. Monography. LAP LAMBERT Academic Publishing. – 2020. -168p.
9. 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.
10.  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.
11.  Мажидов А.А., Амонов М.Р., Равшанов К.А., Содикова С.Ш. Исследование влияние температуры времени промывки и состава печатной краски на смываемость загусток. Композиционные материалы: Научно-технический и производственный журнал. 2008. -№ 3. –С. 92-94.
12.  Мажидов А.А., Амонов М.Р., Очилова Н.Р., Ибрагимова Ф.Б. Физико-химические основы загущающих систем для печатания хлопчатобумажных тканей. Композиционные материалы: Научно-технический и производственный журнал. 2020. -№ 2. –С.3-7.
13.  Султонов Ш.А., Амонов М.Р.. Разработка эффективного состава полимерных композиционных загустителей // Журнал “Композиционные материалы”, №2. 2018., С.9-15.
14.  Султонов Ш.А., Амонов М.Р., Сайимова Д.Қ.. Изучение реакции омылении акриловой эмульсии // Узбекский химический журнал, №5. 2017., С.13-19.
15.  Султонов Ш.А., Амонов М.Р.. Исследование физико-механических свойств полимерных загустителей и пленок из них // “Композиционные материалы”, №3. 2019., С.56-63.
16.  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.
17.  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.
18.  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.
19.  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.