ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ГИДРОФОБИЗАЦИИ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НОВЫМИ АППРЕТАМИ

АННОТАЦИЯ

В статье приводятся сведения по анализу литературных источников по сообщению тканям из хлопка гидрофобных свойств. Показаны результаты экспериментальных исследований по сообщению водонепроницаемых свойств образцам хлопчатобумажных тканей путем обработки новыми аппретами зарубежных поставщиков. Установлены концентрационные и температурные условия проведения процесса.

ABSTRACT

The article provides information on the analysis of literary sources on reporting hydrophobic properties to cotton fabrics.  The results of experimental studies on imparting waterproof properties to samples of cotton fabrics by processing with new finishes from foreign suppliers are shown. The concentration and temperature conditions for the process were established.

Ключевые слова: Гидрофобность, водоотталкивающие свойства, жидкость, текстильный материал.

Keywords: Hydrophobicity, water repellency, liquid, textile material.

Введение. Постоянное повышение требований к качеству и товарному виду текстильной продукции обуславливает необходимость внедрения новых высокоэффективных химических препаратов, обеспечивающих придание текстильным материалам комплекса положительных свойств. Придание гидрофобных свойств является одним из важных, широко используемых методов специальной заключительной отделки текстильных материалов. Наиболее эффективными препаратами для таких видов отделки являются кремнийорганические соединения. В настоящее время малая эффективность и высокая стоимость большинства этих соединений требует синтеза новых более эффективных и доступных соединений и разработки простой технологии их применения. Разработка новой технологии молекулярной сборки молекулярных и макромолекулярных структур с устойчивыми гидрофобными свойствами на поверхности волокон текстильных материалов из доступных кремнийорганических и органических соединений позволит увеличить экономическую эффективность применения текстильных материалов в медицине и других областях, требующих наличие у текстильных изделий гидрофобных свойств.

Гидрофильно-гидрофобные свойства текстильных материалов являются одной из важнейших характеристик волокнистых материалов, определяющих возможность использования их в какой либо отрасли. Например, в медицине материалам необходима способность, смачиваться жидкостями, которая зависит от множества факторов (природа материала и жидкости, геометрия материала, его пористость и др.).

Следовательно, основным путем гидрофобизации материала должно быть создание новой поверхности со значительно более низкой поверхностной энергией [1], что может быть реализовано либо на основе химического модифицирования наружного слоя с присоединением функциональных групп, понижающих поверхностную энергию, либо на основе формирования покрытия из веществ с более низкой поверхностной энергией (гидрофобизаторов) [2]. На практике текстильный материал представляет собой сложную структуру с нерегулярной, многоуровневой текстурой. Охарактеризовать ткань можно как переплетение комплексных нитей, причем между нитями и образующими их филаментами имеются капилляры различного радиуса. При взаимодействии таких материалов с жидкостью необходимо учитывать и проявление сил капиллярного всасывания. Гидрофобная обработка текстильного материала акриловой эмульсией и раствором амида высшей карбоновой кислоты уменьшает впитывание влаги в несколько раз, образуется материал с умеренной гидрофобностью. При гидрофобной обработке хлопчатобумажного трикотажного полотна эмульсией полиперфторакрилата и олигомерного диизоцианата образуется супергидрофобный текстильный материал, которую рекомендуется использовать для гидроизоляционного укрытия хлопковых бунтов [3]. Прививка поликапролактама [4], полиуретана [5] способствует приданию гидрофобных свойств целлюлозе. Фторсодержащие средства, обладающие превосходными гидрофобными и олеофобными свойствами, являются хорошими отделочными средствами, используемыми для обработки текстильных, кожаных, бумажных и других поверхностей [6].

Ряда учеными предложено сополимерная эмульсия фторацетата для придания текстильным материалам гидрофобности [7]. Данная эмульсия получено путем миниэмульсионной полимеризации в присутствии хлорида стеарилтриметиламмония (STAG) и 2,2'-азобис (2-амидинопропан) дигидрохлорида (ABAP) в качестве водорастворимого инициатора. Авторами работы [9] предложено гидрофобное покрытие, которое используется на целлюлозном волокне и последующее смешивание с необработанным волокном для получения модифицированной пряжи с оптимизированными водоотталкивающими свойствами. Гидрофобная поверхность гибридных волокон разработана так, чтобы напоминать синтетические волокна, такие как полиэстер или полиамид.

Авторами работы [10] созданы научные основы нового метода поверхностной модификации волокон тканей для получения текстильных материалов, обладающих свойствами сверхгидрофобности. Ими установлено, что в результате формирования фрагментированного наношероховатого слоя можно получить супергидрофобный текстильный материал, на основе использования фторорганических веществ, формирующих наноразмерные слои из интерполимерных комплексов, в которых полимер играет роль закрепляющего, якорного компонента.

Материалы и методы.

Ткань хлопчатобумажная отбеленная – поверхностная плотность –197 г/м². Все образцы состоят из 100% хлопкового волокна.

Ecoperl Active – Bezema СНТ (Швейцария) – комбинация вспомогательных веществ, не содержащая фторуглеродов, для обеспечения гидрофобности. Катионный препарат. pH 5,0 - 6,0.

TubiguarD SCS-F – Вспомогательные вещества, для придания вода - и масло-  отталкивающих свойств. Фторсодержащая дисперсия. Неионогенный. рН – 3,5-4,5.

Результаты экспериментов и их обсуждение. В наших исследованиях использованы гидрофобизирующие аппреты зарубежных поставщиков под названиями «Tubiguard SCS-F» и «Ecoperl Active». На рис.1 приведены результаты экспериментов по изучению влияни вида и концентрации аппретов на водопроницаемость образцов.

Рисунок 1. Зависимость водопроницаемости образцов ткани от вида и концентрации аппрета

Из рисунка  видно, что аппрет «Tubiguard SCS-F» показал наиболее лучшие результаты по водопроницаемости исследуемых образцов. Также необходимо отметить, что с увеличением концентрации аппрета до 50 г/л наблюдается повышение водопроницаемости исследуемых образцов. Исходя из этих, для дальнейших исследованиях выбран раствор аппрета «Tubiguard SCS-F» с концентрацией 50 г/л.

Известно, что химическая связь между функциональными группами волокна и составляющими композиции аппрета образуется при термической обработке пропитанных аппретом и высушенных образцов. Поэтому было изучено влияние температуры и продолжительности обработки на водопроницаемость исследуемых образцов. Результаты исследований приведены в рис.2.

Рисунок 2. Влияние температуры и продолжительности термообработки на водопроницаемость исследуемых образцов

Сведения на рисунке 2 показывают, что повышение температуры термообработки выше 150⁰C приводит к снижению водопроницаемости исследуемых образцов. По-видимому, это связано с деструкцией составляющих композиции аппрета. Увеличение продолжительности термообработки выше 2 мин. Также не приведет к значительным изменениям изучаемого показателя. На основе выше указанных сведений можно сделать следующие выводы.

Вывод: Гидрофобизирующий аппрет «Tubiguard SCS-F» образует на поверхности ткани тонкий слой пленки, которая значительно влияет на водопроницаемое свойство ткани. По результатам экспериментальных данных для придания ткани высокой водонепроницаемости рекомендуется следующая технологическая последовательность обработки образцов хлопчатобумажных тканей: пропитка образцов раствором аппрета «Tubiguard SCS-F» с концентрацией 40 г/л в течении 3 мин. –– отжим –– сушка при температуре 80-90⁰C –– термообработка при температуре 150⁰C в течении 2 мин.

Список литературы:

1. А.В. Разуваев. Биоцидная отделка текстильных материалов. Часть1 // Рынок легкой промышленности, 2009, №60. URL:http://rustm. net/catalog/article/1453.html (дата обращения 23.06.2016).
2. Б.Д. Сумм, Ю.В. Горюнов. Физико-химические основы смачивания и растекания // 1976, М.: Химия. [С 232].
3. Н.П. Пророкова. Придание сверхгидрофобных свойств полиэфирным тканям на основе использования растворов 124 низкомолекулярной фракции ультрадисперсного политетрафторэтилена в сверхкритическом диоксиде углерода // «Иваново», 2014. [С. 401 – 457].
4. А.С. Рафиков, Д.О.Абдусаматова, Н.Д.Набиев, Ш.С.Джалилов. Получение и свойства гидрофобного текстильного материала // Universum: химия и биология, 2020, № 6 (72), URL: https://7universum. com/ru/nature/archive/item/9510. (дата обращения: 12.12.2021).)
5. K.Mohammed, B.Julien, N.B. Mohamed. Cellulose surface grafting with polycaprolactone by heterogeneous click-chemistry // European Polymer Journal, 2008, V. 44, [P. 4074-4081].
6. Barbara Pilch-Pitera. Blocked polyisocyanates containing monofunctional polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) as crosslinking agents for polyurethane powder coatings // Progress in Organic Coatings, 2013, V. 76, [P. 33- 41].
7. Y.M. Zhou, J.Y. Huang, Q.H. Xu. Advances in fluorine-containing finishing agents // Huagong Xiandai/Modern Chemical Industry, 2001, V.21, Issue 5. [P. 9-12].
8. P.Y. Huang, Y.C. Chao, Y.T. Liao. Preparation of fluoroacrylate nanocopolymer by miniemulsion polymerization used in textile finishing // Journal of Applied Polymer Science, 2004, Volume 94, Issue 4, [P 1466-1472].
9. T.Wright, A.Mahmud-Ali, T.Bechtold. Surface coated cellulose fibers as a biobased alternative to functional synthetic fibers // Journal of Cleaner Production, 2020, Volume 275, Article number 123857.
10. А. Амарлуи, В.А. Волков, Е.Л. Щукина. Модифицирование волокон тканей методом формирования нано размерных слоев фторсодержащих соединений // Сборник материалов Всероссийской научно - технической конференции. «Проблемы экономики, прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности», 2008, СПБ.: СПГУТД, [С. 156 -157].