автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Модификация свойств поверхности текстильных волокон и нитей

л

'ч -

На правах рукописи

%

КУЛИКОВА Ирина Владимировна

МОДИФИКАЦИЯ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ ВОЛОКОН И НИТЕЙ

Специальность 05.19.03 Технология текстильных материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 1997

Работа выполнена на кафедре химической технологии волокнистых материалов Ивановской государственной х1шико-технологической академии.

Научный руководитель —

заслуженный деятель науки и техники РФ, профессор, доктор технических наук Б. Н. Мельников.

H а у ч и ый консультант —

кандидат технических наук, доцент И. А. Леднева. Официальные о п п о цент ы:

доктор технических наук, профессор А. П. Морыганов, доктор химических наук, профессор Л. Н. Мизеровский. Ведущая организация — АО «Кохма-текстиль».

Защита состоится « 1997 г.

в . часов на заседании диссертационного совета К 063.11.02 при Ивановской государственной химико-технологической академии по адресу: 153460, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

ИГХТА.

Автореферат разослан

1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, профессор <

- И. Б. БЛИНИЧЕВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В ходе текстильной переработки происходит последовательное формирование из волоконной массы ровницы, ленты, пряжи и ткани. Все эти процессы сопряжены со значительными трудностями и эффективность их проведения целиком и полностью определяется комплексом поверхностных свойств перерабатываемых волокон, а, следовательно, и деформационными свойствами полупродукта. Идеальным является случай совпадения фрикционных свойств волокон с техническими возможностями текстильных машин. Между тем не только синтетические, но и природные волокна изначально характеризуются фрикционными и электрофизическими свойствами, которые делают текстильную переработку малоэффективной. Все это приводит к нерациональному использованию дорогостоящего сырья и снижению качества готовой продукции. Поэтому возникает необходимость в изменении, модификации поверхностных свойств волокон. Одним из традиционных способов придания текстильным материалам новых фрикционных и электрофизических свойств является обработка текстильно-вспомогательными веществами (ТВВ), в результате чего образуется новая поверхность трения. Нанесение на волокнистый материал ТВВ осуществляется в ходе замасливания - на стадиях приготовления из волокнистой массы пряжи, и шлихтования - при получении ткани. Этим двум важным операциям на наш взгляд уделяется незаслуженно мало внимания. Прослеживается общая тенденция эмпирического подхода к подбору компонентов замасливающих и шлихтующих композиций. Нет необходимости говорить о том, что в условиях постоянно изменяющегося качества сырья невозможно сохранить на должном уровне эффективность текстильной переработки, поскольку в реальном технологическом процессе невозможно выяснить и устранить причины несоответствия фрикционых свойств материала техническим возможностям оборудования.

Таким' образом, проблема соответствия поверхностных свойств текстильных материалов техническим возможностям оборудования остается чрезвычайно АКТУАЛЬНОЙ : при правильном подборе ТВВ может быть легко переработано сырьё любого качества и различного волокнистого состава.

Важно отметить, что, в отличии от замасливания, в шлихтовании до настоящего времени не изучались поверхностные свойства ошлихтованной пряжи. Отсутствие исследований по данному вопросу, по-видимому, связано с укоренившимся мнением - нанесение на поверхность пряжи шлихты приводит к уменьшению коэффициентов трения, однако это нуждается в экспериментальном подтверждении.

Настоящая работа посвящена всестороннему изучению процессов модификации поверхности и комплексной опенке происходящих при этом

изменений фрикционных и электрофизических свойств различных волокнистых материалов, и направлена на выявление принципиальной возможности регулирования фрикционных свойств волокон путем целенаправленного воздействия поверхностно-артивных препаратов на физико-химические характеристики, ответственные за распределение и взаимодействие замасливающих и шлихтующих композиций с текстильным материалом.

Работа выполнена в соответствии с планами НИР ИГХТА, государственными научно-техническими программами "Текстиль", "Университеты России", "Леггекс", а также "Химтекс" и гранта 4-37.

Цель работы заключалась во всестороннем исследовании процессов модификации поверхности и комплексной оценке происходящих при этом изменений фрикционных и электрофизических свойств различных волокнистых материалов. В задачи исследования входило также изучение принципиальной возможности целенаправленного воздействия поверхностно-активных препаратов на физико-химические характеристики, ответственные за распределение и взаимодействие замасливающих и шлихтующих композиций с текстильным материалом, которое и явилось бы основой регулирования фрикционных свойств волокон.

Для достижения поставленной цели были выполнены следующие этапы работы:

- комплексная оценка влияния различных поверхностно-активных веществ (ПАВ) на смазывающую способность традиционно используемых замасливателей, поверхностные свойства волокон различной природы и обоснование возможности их прогнозирования;

-классификация композиций на основе ПАВ и промышленно используемых замасливателей в различные группы в зависимости от степени и характера изменения фрикционных свойств природных и синтетических волокон;

-разработка и производственная проверка нового замасливателя для эффективной тексзильной переработки смесей природных и синтетических волокон;

-системное исследование влияния различных ПАВ на смачивающие, адгезионные свойства и деформационное поведение традиционной крахмальной шлихты;

-выявление механизма специфичного и избирательного воздействия 11АВ на структуру образующихся пленок шлихты и поверхностные, а также деформационные свойства и усталостные характеристики ошлихтованной пряжи;

-создание композиционного модификатора .традиционной шлихты на основе целенаправленного подбора компоненто" ПАС и сг^ прс!;?чодсг-венная проверка.

Общая характеристика объектов и методой исследования. В работе использовались шерстяная и полиэфирная ленты, вискозное волокно, камвольная и хлопчатобумажная пряжа; текстильно-вспомогательные вещества: замасливатели Б-73 и Рицинокс К-9, крахмалопродукты, а также ПАВ производства Ивхимпром (катнонакгивные : выравниватели марок А и АН, триамон; анионактивные : сульфорецинат Е, авироли марок И, 31, ОГ, карбозалин КЖ, препараты НМС-243, НТС, ДНС-А, лигносулъфонат (ЛСТ Ма) марки А); неионогенные : неонол АФ 9/10, оксаиолы марок ОДМ, О-18, синтанолы марок БВ, ДТ-2, ДТ-7, ДС-10, синтамид -5, эмульгаторы ОП марок 4,7,10, моноэтаноламиды, препарат ОС-20); гилроксид натрня и окислитель-хлорамин Т. Поскольку все ПАВ, являясь техническими продуктами, различаются содержанием основного компонента, то в каждом случае производился пересчет на основное вещество н приведенные в работе концентрации означают количество активного компонента.

Экспериментальные исследования проводились с привлечением современных методов физико-химического анализа: рентгеноструктурного, внскозиметрического, микроскопии ультратонких поперечных срезов. Деформационные и усталостные характеристики текстильных материалов, а также поверхностные свойства волокон определялись по методикам, предусмотренным государственными стандартами. При создании новых композиционных препаратов использовался метод математического моделирования.

Научная новизна. Впервые выявлена и экспериментально обоснована принципиальная возможность целенаправленного изменения физико-химических свойств традиционно используемых замасливающих и шлихтующих композиций посредством включения поверхностно-активных препаратов, которое дает возможность осуществлять регулирование поверхностных свойств волокнистого материала.

Наиболее существенные теоретические результаты, полученные в работе:

- предложен новый подход к подбору компонентов замасливающих и шлихтующих композиций с целью придания текстильным материалам заданных свойств поверхности, обеспечивающих цысокую эффективность текстильной переработки;

- изучены структурные изменения шлихтующих систем в процессах набухания, кпейстеризации, окислительной обработай крахмала;

- выявлен механизм взаимодействия различных поверхностно-активных веществ с амилозой крахмала, показано, что образующиеся

комплексы амилоза - ПАВ характеризуются различной стабильностью, в случае образования устойчивых комплексов определены величины межплоскостных расстояний;

- доказана возможность улучшения с помощью различных поверхностно-активных веществ смазывающей способности замасливателя типа Б-73, основой которого является минеральное масло;

- разработана классификация изученных замасливающих композиций в зависимости от степени и характера изменения поверхностных свойств;

- впервые детально изучены поверхностные свойства ошлихтованных основ и выявлена их взаимосвязь с усталостными характеристиками.

Практическая значимость. Предложенная в работе классификация композиций различных ПАВ с традиционными замасливателя ми Б-73 и Рицинокс К-9 позволяет прогнозировать фрикционные свойства замасленных волокон и изменять их в нужном направлении в зависимости от качества сырья, вида полупродукта (ровницы, ленты), а также типа перерабатывающего оборудования. Это позволяет значительно повысить эффективность текстильной переработки и тем самым снизить непроизводительные потери дорогостоящего сырья, а также повысить качество готовой продукции. Классификация содержит практические рекомендации, на ее основе разработан новый замасливатель ПС, эффективность использования которого подтверждена производственными испытаниями

Создан и опробован в производственных условиях новый модификатор шлихты - композиционный препарат Шлихтол МГ. Разработана сбалансированная шлихтующая композиция, которая характеризуется уменьшенным на 30% содержанием крахмала, высокой пластичностью и кинетической устойчивостью. Ее использование позволяег снизить на 25% обрывность ошлихтованных основ в ткачестве.

В настоящее время АО Ивхимпром разработало на замасливатель ПС и Шлихтол МГ технические условия, препараты выпускаются в промышленном масштабе.

Автор защищает:

-теоретическое и экспериментальное обоснование принципиальной возможности регулирования поверхностных свойств волокнистого материала путем целенаправленного подбора ПАВ как компонентов традиционно используемых замасливающих и шлихтующих композиций;

-разрабоганую классификацию изученных замасливающих композиций ь зависимости от степени и характера изменения поверхностных свойств текстильных материалов;

-выявленный механизм взаимодействия различных ПАВ с амилозой крахмала, характеризующийся образованием комплексов (амилоза - ПАВ) различной стабильности;

-установленную закономерность между способностью различных ПАВ образовывать с амилозой крахмала комплексное соединение, неразрушающееся в процессе пленкообразования, и поверхностными свойствами ошлихтованных основ, а также выявленную взаимосвязь состояния поверхно-' сти и усталостных характеристик пряжи;

-созданные композиционные препараты : замасливатель ПС и Шлихтол МГ.

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены, обсуждены и получили положительную оценку:

-на VI Международной конференции "Сольватация и комплексообра-зованне", Иваново, 1995;

- на научно-практической конференции преподавателей и сотрудников ИГХТА, 1995;

-на международной научно-технической конференции "Проблемы развития малоотходных ресурсосберегающих экологически чистых технологий в текстильной и легкой промышленности " (Прогресс -95), Иваново, 1995;

-на II Международном Конгрессе колористов "За возрождение Российского текстиля", Иваново, 1996;

-на I Региональной конференции ИГХТА "Актуальные проблемы химии, химической технологии и химического образования", 1996;

-на конференции молодых ученых "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии", Саратов, 1997;

-на I Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы химии и химической технологии" (Химия-97), Иваново, 1997;

Содержание представленных докладов отражено в тезисах вышеперечисленных конференций.

Структура и объем диссертационной работы . Диссертационная работа содержит введение, литературный обзор, методическую часть, экспериментальную часть с обсуждением результатов, выводы, список использованной литературы (150 наименований) и приложение. Основная часть диссертационной работы изложена на 176 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков и 19 таблиц.

Во введении обоснованы актуальность работы, ее научная новизна и значимость.

В литературной обзоре в соответствии с темой диссертационной работы проведен анализ факторов, определяющих эффективность текстильной переработки; рассмотрены традиционно используемые и перспектив-

ные замасливатели и шлихтующие полимеры; дан обзор работ, посвященных изучению механизмов взаимодействия замасливателей с волокнами различной природы; проанализированы различные теории адгезионного взаимодействия шлихтующих полимеров с текстильным материалом. В заключении литературного обзора обоснована целесообразность проведения работы.

Методическая часть содержит характеристику объектов и методов исследования.

Экспернметальняя часть н обсуждение результатов.

1 .Модификация поверхностных свойств волокон в процессе замасливания.

1.1. Влияние замасливателей и ПАВ на статические характеристики поверхностных свойств волокон.

Анализ эксперименталышх данных выявил неоднозначное изменение фрикционных свойств волокон в результате обработки различными ПАВ. Обращает на себя внимание характер влияния химического строения неио-ногенных ПАВ. С повышением степени оксиэтнлирования у обработанных ПАВ волокон возрастает значение статического коэффициента .трения волокна по волокну и снижается статический коэффициент трения волокна по металлу.

Сравнительная оценка эффективности различных индивидуальных ПАВ и их композиций с известными препаратами : жировым замаеливате-лем Б-73 и безжировым Рицинокс-К9 позволил классифицировать композиции в различные группы в зависимости от степени и характера изменения поверхностных свойств волокон (рис.1). На рис.1 приняты следующие сокращения: НПАВ-неионогенные ПАВ, КПАВ-катионактивные ПАВ, АПАВ-анионактавные ПАВ, ЗМ Б-73 - замасливатель Б-73.

Выявлено, что независимо от природы обрабатываемого объекта, выделенные группы замасливающих композиций оказывают определенное, характерное только для данной группы препаратов воздействие на фрикционные свойства волокон.

1.2 Влияние замасливания на деформационные и поверхностные свойства движущихся волокон.

Выполнена комплексная оценка антистатического"; действия предлагаемых замасливающих композиций. Установлено, что в наибольшей степени снижается элекгризуемость полиэфирного волокна при нанесении на поверхность композиции замасливателя Б-73 с синтанолом различных марок*.

310

Bic»I Трайалоютескяа характараетшшл шзретшЕого (а) а полиэфирного' волокон! (б) р обработанных коьшозеди-яма.: Г- SU Б-73 m ЕПАВГ 2- Еициноас К-9 а ВПАВ , 3- Ш Б-73 я. AÏÏAR юш КЛАВ, 4- йщанокс К-9 ста 3JI-73»

290

270

250

/5— i ^ ' i Г"1 H —

• 2 Lü 3

1 í ¡

а)

400

360

320

280;

240

* "'S 1 1 I 1 i П IÍ 1

к. J I U1 aV I и О je •■ь

d) и • ? !.?J ТП1....... -'V Л — Л

120 150 160 210

КоэффИЦНВНТ 1РЭНИЯ СКОЛЬШЭЕИЯ, ],12*103

Ebû.2 Зависимость, данашяаскаго козффгцЕвнта ирзЕзя от скорости паредащания ятобрабазщяяоЗ (I) й: обработанной кшпозщалш 3ä Б-73 кШВ (2), SJ Б-73 а КЛАВ (3), 3M-B-73 ш НПАВ Ш ваившьвой. шля»

^450 * •»

:зоо

а.

о

'150

i

/ \ 2

3

4 i

0,02 0,04 0,06 0,08 Скорость nepersщзкшг, н/с

ОД

Изучено влияние различных замасливающих композиций на деформационные свойства различных, полупродуктов. Для всех видов волокон наиболее значительное увеличение разрывной нагрузки и снижение жесткости достигается при обработке замасливающей композицией, включающей анионактианые препараты.

Экспериментально подтверждена эффективность использования предлагаемых замасливающих композиций. Показано (рис.2), что динамический коэффициент трения замасленной нити при высоких скоростях ее перемещения значительно ниже в сравнении с необработанной.

2.Модификация поверхностных и деформационных свойств пряжи в ходе шлихтования.

2.1Влияние ПАВ на адгезионные свойства шлихты.

Выявлено, что введение в крахмальную шлихту практически всех изучаемых поверхностно-активных веществ снижает поверхностное натяжение системы, оптимальной является концетрация ПАВ до 3 г/л.

В ходе сравнительного анализа влияния различных поверхностно-активных веществ на адгезионные свойства крахмальной шлихты выявлена избирательность воздействия ПАВ. Показано, что неионогенные препараты, отличающиеся невысокими значениями гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) до 20 единиц, не изменяя смачивающих свойств шлихты, несколько снижают ее адгезию к хлопчатобумажной пряже. Работа адгезии рассчитывалась по уравнению Дюпре-Юнга на основании экспериментально определенных значений поверхностного натяжения системы и краевого угла смачивания крахмальной шлихтой целлюлозной пленки. Наиболее заметное изменение смачивающих и адгезионных свойств крахмальной шлихты наблюдается в присутствии анионактивных препаратов типа НТС, характеризующихся наиболее высокими значениями ГЛБ : работа адгезии увеличивается на 13%.

Определены значения адгезионной прочности и работы деформации крахмальных пленок. Показано, что практически все изучаемые ПАВ обладают пластифицирующим влиянием, облегчающим деформацию пленок шлихты. ,

2.2 Исследование влияния поверхностно-активных веществ на деформационное поведение шлихты.

В процессе шлихтования основные нити с нанесенной шлихтой проходят через отжимные валы под давлением 1,2«Ю5 Па. Таким образом, распределение шлихш на поверхности пряжи определяется деформацией!-

ным поведением шлихтующей композиции в момент разрушения. Как показали проведенные исследования, комплексное воздействие гндроксида натрия и хлорамина на крахмальные гидрогели заключается в придании им пластичности. Это сопровождается изменением формы и характера реологических кривых - начальный участок постоянной вязкости отсутствует -при наименьшей скорости сдвига наблюдается разрушение структуры исследуемых систем. Введение в шлихту различных ПАВ не изменяет формы реологических кривых, но в тоже время приводит к различным результатам. Так, присутствие большинства изучаемых ПАВ повышает критическое напряжение сдвига системы (динамический предел прочности) при температуре 80 °С (рис.Зб) и, напротив, снижает динамический предел прочности холодной шлихты при температуре 20 °С (рис.За). Модификация крахмальной шлихты анионактивными препаратами типа НМС-243, НТС приводит к несколько иным изменениям : повышения плотности сетки геля не наблюдается - напротив, динамический предел прочности как холодной, так и горячей шлихты снижается.

Для объяснения специфического влияния ПАВ на физико-химические и деформационные свойства крахмальной шлихты рентгенографическим методом была изучена структура шлихтующих систем.

2.3 Изучение тонкой структуры шлихтующих систем на основе крахмала и различных поверхностно-активных веществ.

Рентгенострукгурный анализ природного кукурузного крахмала показал наличие в анализируемом полимере кристаллической и аморфной областей (рис.4а). Установлено, что разрушение кристаллической области в процессах длительного набухания крахмала не наблюдается. Только процесс клейстеризации полисахарида в присутствии гидроксида натрия приводит к необратимым изменениям макромолекул: диффузный характер дифракции свидетельствует об аморфном строении получаемых полимеров. Обработка клейстеризованного крахмала окислителем-хлорамином не изменяет картины. дифракции: рентгенодифраетограмма пленки традиционной шлихты характеризуется диффузным рассеянием (рнс.4б), подтверждающим наличие только аморфной фазы.

При использовании в качестве модификаторов неонола, лигносульфо-натов и др. ПАВ кривые интенсивности не отличаются от дифрактограммы традиционной шлихты. Введение препаратов типа НТС в традиционную шлихту обеспечивает получение пленок, характеризующихся наличием четких рентгеновских рефлексов. Появление дифракционных рефлексов при углах рассеяния 7,6 и 13° указывает на модификацию стру(стурм макромолекул крахмала, даюшуто картину дифракции тина V.

Рассчитанные величины межплоскостного расстояния совпадают с диаметром спирали (1,16 нм) и длиной витка (0,68 нм) комплекса амилозы с включенным внутрь спирали этанолом. Последнее обстоятельство позволяет предположить образование комплекса амилозы, принимающей спиральную конфигурацию, с препаратами типа НТС. Из изученных ПАВ, обладающих постоянным электрическим моментом, только препараты НТС и НМС-243 из-за специфики строения (большой длины макромолекулы) способны образовывать термодинамически устойчивые комплексы, не разрушающиеся в процессе пленкообразования. Присутствие остальных препаратов, не оказывая влияния на тонкую структуру образуемых крахмальных пленок, приводит к поверхностному отложению ПАВ в процессе пленко-образования. Таким образом, становится ясным механизм специфического и избирательного воздействия различных ПАВ на состояние поверхности, которое создает условия для регулируемого изменения поверхностных свойств ошлихтованной пряжи.

Оценено влияние природы ПАВ, присутствующих в составах для шлихтования, на скорость удаления шлихты при последующей обработке ткани варочным раствором. Проведенные кинетические исследования показали, что присутствие анионактивиых ПАВ замедляет скорость расшлихтовки, тогда как неионогенные препараты интенсифицируют процесс удаления шлихты с ткани. Для более детального исследования влияния различных ПАВ на удаляемость шлихты с ткани проведены кинетические исследования кислотного гидролиза пленок шлихты, модифицированной различными ПАВ. Результаты гидролиза позволили сделать следующий вывод : замедление скорости удаления шлихты, модифицированной анионак-тивными препаратами, связано с повышенной адгезией пленки шлихты к пряже.

2.4. Влияние поверхностно-активных веществ на структуру и качество приклея.

Проведенное изучение диффузии и распределения шлихты в поперечном сечении пряжи выявило возможность моделирования структуры и качества приклея (пленки шлихты) путем целенаправленного воздействия на адгезионные и реологические свойства систем. Увеличение критического напряжения сдвига и наименьшей пластической вязкости горячей шлихты в присутствии большинства ПАВ приводит к ухудшению пенетрации, т.е. снижению доли "внутреннего" и увеличению "поверхностного" приклея в сравнении с пряжей, ошлихтованной традиционным составом. Это не может положительно сказаться на обрывности основ в ткачестве, т.к. приводит к повышению осыпаемости шлихты. Введение препаратов типа НТС, позволяющих снизить динамический предел прочности традиционной

шлихты, а также улучшить ее адгезионные свойства, вызывает увеличение как "внутреннего", так и "поверхностного" приклея. Благодаря повышению качества структуры приклея улучшаются прочностные свойства ошлихтованной пряжи.

2.5. Влияние поверхностно-активных веществ на деформационные свойства ошлихтованной пряжи.

Специфическое воздействие различных ПАВ на физико-химические свойства и структуру крахмальной шлихты обуславливает изменение деформационных характеристик пряжи. Показано, что введение в шлихту анионактивных препаратов приводит к увеличению разрывной нагрузки, кроме того все вводимые препараты повышают эластичность основ по сравнению с пряжей, ошлихтованной традиционным составом.

Выявлено, что наибольшее увеличение работы разрыва наблюдается при введении в шлихту анионактивных препаратов НМС-243 и НТС. Отмеченный эффект можно объяснить с одной стороны высоким сродством образованного комплекса амилозы-ПАВ к целлюлозной поверхности, поскольку спиральная конфигурация макромолекул амилозы характеризуется преимущественным расположением гидроксильных групп на внешней стороне спирали; и пластифицирующим влиянием ПАВ, облегчающим деформацию крахмальных пленок с другой стороны. Во всех остальных случаях повышение работы разрыва становится возможным только за счет пластифицирующего воздействия ПАВ и адекватного повышения эластичности.

2.6. Взаимосвязь усталостных характеристик пряжи с состоянием ее поверхности.

В результате комплексной оценки влияния различных ПАВ на фрикционные свойства и усталостные характеристики пряжи установлена взаимосвязь между состоянием поверхности пряжи и ее способностью противостоять различным истирающим, растягивающим и изгибающим воздействиям. Показано, что модификация шлихты ПАВ приводит к различным изменениям трибологических характеристик пряжи. Структурная модификация макромолекул крахмала при введении препаратов типа НТС обеспечивает в сравнении с пряжей, ошлихтованной традиционным составом, высокие значения коэффициентов трения скольжения и трения сцепления. Отмеченный эффект можно объяснить преимущественным расположением гидроксильных групп на внешней стороне спирали амилозы. Присутствие в шлихте неионогенных препаратов характеризуется снижением коэффициентов трения скольжения и повышением коэффициентов трения сцепления в сравнении с пряжей, обработанной традиционной шлихтой. Максимально

легкое скольжение нити достигается при модификации шлихты препаратом неонол АФ 9/10.

Введениеш в шлихту различных ПАВ, являющихся одновременно пластификаторами и мягчителями, позволяет улучшить усталостные характеристики основ в сравнении с пряжей, ошлихтованной традиционным составом : выносливость к многократному изгибу повышается на 10%, к многократному растяжению на -15%.

2.7. Разработка нового состава шлихтующей композиции .

Сравнительный анализ влияния различных ПАВ на адгезионные свойства; структуру шлихтующих систем, а также состояние поверхности позволил выбрать из числа исследуемых препаратов наиболее эффективные модификаторы, обладающие специфическим воздействием. К ним относятся: НТС, который образует с молекулами крахмала устойчивое комплексное соединение, обладающее повышенной адгезией к хлопчатобумажной иряже; лигносульфонат, который является связующим и клеящим веществом; неонол АФ 9/10, который обеспечивает максимально низкое трение скольжения. На основании проведенных исследований разработан новый модификатор шлихты, при созданни которого использованы одновременно все три из перечисленных ПАВ. Оптимальные концентрации ПАВ в новом препарате определялись с помощью методов математического моделирования. Новый композит получил название Шлихтол МГ. В производственных условиях АО Кохма-текстиль и ткацкой фабрики им. Кирова оптимизирован состав шлихты, включающий новый модификатор.

Таблица 1

Основные технологические характеристики пряжи, ошлихтованной в условиях АО «Кохма-текстиль»._

Наименование показателя вид пряжи значение показателя

Разрывная нагрузка, сН Коэффициент вариации по разрывной нагрузке,% мягкая 225 18,0

Увеличение прочности,% Снижение эластичности,% Коэффициент вариации по разрывной нагрузке, % ошлихтованная традиционным составом 15,6-18,0 26,0-30,0 14,0-17,0

Увеличение прочности,0/!) Снижение эластичности,% Коэффициент вариации по разрывной нагрузке, % ошлихтованная разработанным составом 17,6-22,0 - 20,0-25,0 10,2-12,0

Состав характеризуется уменьшенным на 30% содержанием крахмала, т.к. модификатор содержит клеящие и связующие вещества. Благодаря улучшению физико-механических свойств пряжи, ошлихтованной разработанным составом, обрывность на ткацких станках снизилась на 25%. Использование нового модификатора шлихты не осложняет процессы отделочного производства.

ВЫВОДЫ.

1. Проведен сравнительный анализ эффективности различных индивидуальных ПАВ и их композиций с известными жировым замасливателем Б-73 и безжировым Рицинокс-К9, который позволил классифицировать композиции в различные группы в зависимости от степени и характера изменения поверхностных свойств волокон. Выявлено, что независимо от природы обрабатываемого объекта, выделенные группы замасливающих композиций оказывают определенное, характерное только для этой группы препаратов воздействие на фрикционные свойства волокон.

2. Установлено, что в наибольшей степени снижается электризуемость полиэфирного волокна при нанесении на поверхность композиции замас-ливателя Б-73 с синтанолом различных марок. Для всех видов волокон наиболее значительное увеличение разрывной нагрузки и снижение жесткости достигается при обработке замасливающей композицией, включающей анионактивные препараты.

Экспериментально подтверждена эффективность использования предлагаемых замасливающих композиций. Показано, что динамический коэффициент трения замасленной нити при высоких скоростях ее перемещения значительно ниже в сравнении с необработанной.

3. Выявлена избирательность воздействия ПАВ на адгезионные свойства крахмальной шлихты. Показано, что неионогенные препараты, отличающиеся невысокими значениями гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) до 20 единиц, не изменяя смачивающих свойств шлихты несколько снижают ее адгезию к хлопчатобумажной пряже. Наиболее заметное изменение смачивающих и адгезионных свойств крахмальной шлихты наблюдается в присутствии анионактавных препаратов типа НТС, характеризующихся наиболее высокими значениями ГЛБ : работа адгезии увеличивается на 13%.

4. Экспериментально установлено, что присутствие большинства изучаемых ПАВ повышает критическое напряжение сдвига системы (динамический предел прочности) при температуре 80 °С и, напротив, снижает динамический предел прочности холодной шлихты при температуре 20 Т. Модификация крахмальной шлихты анионактивными препаратами типа НМС-243, НТС приводит к несколько иным изменениям : повы-

шения плотности сетки геля не наблюдается - напротив, динамически!) предел прочности как холодной, так и горячей шлихты снижается.

5. Установлен факт образования комплекса амилозы, принимающей спиральную конфигурацию, с препаратами типа НТС. Из изученных ПАВ только препараты НТС и НМС-243 из-за специфики строения (относительно большой длины макромолекулы) способны образовывать термодинамически устойчивые комплексы, не разрушающиеся в процессе пленкообразования. Присутствие остальных препаратов, не оказывая влияния на тонкую структуру образуемых крахмальных пленок, приводит к поверхностному отложению ПАВ в процессе пленкообразования.

6. Кинетические исследования процесса расшлихтовки и кислотного гидролиза пленок шлихты позволили сделать следующий вывод : замедление скорости удаления шлихты, модифицированной анионактивными препаратами, связано с повышенной адгезией пленки шлихты с пряжен.

7. Выявлена возможность моделирования структуры и качества при-клея (пленки шлихты) путем целенаправленного воздействия на адгезионные и реологические свойства шлихты.

8. Установлена взаимосвязь между состоянием поверхности пряжи и ее способностью противостоять различным истирающие, растягивающим и изгибающим воздействиям. Благодаря пластифицирующему воздействию вводимых ПАВ повышается выносливость пряжи к многократному изгибу на 10%, растяжению - на 15%. Показано, что модификация шлихты различными ПАВ в различной степени изменяет трибологические характеристики пряжи.

9. С помощью сформулированных физико-химических критерий оценки эффективности использования ПАВ как компонентов известных замасливающих и шлихтующих композиций созданы новые препараты (замасливатель ПС и Шлихтол МГ), эффективность которых подтверждена производственными испытаниями. Новые композиты включают несколько ПАВ, каждое нз которых целенаправленно воздействует на определенные физико-химические свойства ТВВ и состояние поверхности текстильного материала.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях.

1. Куликова И.В., Мельников Б.Н., Леднева И.А., Лосева Л.П. Оценка эффективности использования ПАВ для модификации клеящих композиций на основе крахмалопродуетов. /Текст, химия, 1996.-N 2 (9).- С. 34-39.

2. Куликова И.В., Мельников Б.Н., Леднева И.А., Лосева Л.П. Физико-химический подход к подбору компонентов шлихтующих композиций./ , Текст.химия, 1997,N2(11),-С. 71-75.

3.Куликова И В, Лосева Л.П., Леднева И.А., Зиновьева O.A. Особенности влияния композиции ПАВ на качество отделки камвольных тканей. / Изв. вузов. Техн. текст, пром-сти. 1995, N 6, - С. 41-44

4.Лосева Л.П., Леднева И.А., Куликова И.В., Шишихина Н.И.'Шлихта для основ из хлопчатобумажных и смешанных волокон.Инф.лист ЦНТИ N 2912.94

5.Куликова И.В., Мельников Б.Н., Лосева Л.П., Леднева И.А. Изучение сольватирующего воздействий ПАВ на структурно-механические свойства природных клеящих веществ./Сб. тез. докладов VI Международной конференции "Проблемы сольватации и комплексообразованния в растворах", Иваново, 1995; N25.

6. Куликова И.В., Леднева И.А., Лосева Л.П. Оценка эффективности использования ПАВ при шлихтовании хлопчатобумажных основ./Сб. тез. докладов научно-црактмческой конференции преподавателей и сотрудников ИГХТА, 1995; С-99.

7. Куликова И.В., Мельников Б.Н. Способ направленной модификации поверхности волокнистого материала на различных стадиях его переработки. / Сб. тез. докладов международной научно-технической конференции "Проблемы развития малоотходных ресурсосберегающих экологически чистых технологий в текстильной и легкой промышленности ". (Прогресс -95), Иваново,1995; С-66-67.

8. Смирнова СВ., Мельников Б.Н., Леднева И.А., Лосева Л.П., Куликова И.В. Использование в текстильной промышленности препаратов вторичных полимеров производства целлюлозы. / Сб. тез. докладов II Международного Конгресса колористов "За возрождение Российского текстиля", Иваново, 1996; С-83.

9. Куликова И.В., Мельников Б.Н., Леднева И.А., Лосева Л.П. Влияние ПАВ на достижение прогнозируемых технологических и потребительских свойств текстильного материала. /Сб. тез. докладов II Международного Конгресса колористов "За возрождение Российского текстиля", Иваново, 1996; С-82.

Ю.Куликова И.В., Леднева И.А., Лосева Л.П., Смирнова O.K., Курючкина М.А. Создание синтетического компонента шлихты для хлопчатобумажных основ./Сб. тез. докладов I Региональной конференции ИГХТА "Актуальные проблемы химии, химической технологии и химического образования", 1996; С-175

П.Куликова И.В. Влияние природы ПАВ на физико-химические своства крахмальных гидрогелей. /Сб. тез. докладов конференции молодых ученых

"Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии", Саратов, 1997; С-45.

12.Куликова И.В., Мельников Б.Н., Леднева И.А., Лосева Л.П. Влияние ПАВ на физико-химические свойства крахмальной шлихты и структуру прнклея./Сб. тез. докладов I Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы химии и химической технологии" (Химия-97), Иваново, 1997; С-119-120.

13.Куликова И.В., Мельников Б.Н., Леднева И.А., Лосева Л.П Оценка смачивающей и адгезионной способности шлихтующих композиций. / Сб. тез. докладов Международной научно-технической конференции 'Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве" (Прогресс -97), Иваново, 1997, С-89.

14.Куликова И.В., Завадский А.Е. Особенности тонкой структуры шлихтующих систем на основе крахмала и ПАВ различной природы. Сб. тез. докладов Международной научно-технической конференции "Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве" (Прогресс -97), Иваново, 1997, С-91.

Автор глубоко признателен к.т.н. Лосевой Л.И. за консультативную помощь при оценке влияния поверхностно-активных веществ на реологическое состояние шлихты.