автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка технологий подготовки и крашение смесевой ткани на основе хлопка-нитрона

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ им. Ю. АХУНБАБАЕВА

ОД

]9Р6 На правах рукописи

Умурзаков Эгамназар Эрназарович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ПОДГОТОВКИ И КРАШЕНИЯ СМЕСЕВОЙ ТКАНИ НА ОСНОВЕ ХЛОПКА-НИТРОНА

05.19.03 - Технология текстильных материалов (Химическая технология текстильных материалов)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертант; 1::: соискание ученой степени кандкл;: :; технических наук

мсснт- 1996

Работа выполнена на кафедре Химической технологии в ы с о ко м ол е куля р н ых соединений Ташкентского института текстильной и легкой промышленности им. Ю. Ахунбабасва.

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент Згибнсва Ж. А.

Научный консультант: доктор технических наук,

профессор Эргашев К. Э.

Официальные оппоненты: член корреспондент АН Руз,

доктор химических наук, профессор Аскаров М. А.

кандидат технических наук, доцент Мадрахимов К. А.

Ведущее предприятие: Акционерное общество

"Таштекстиль".

Защита состоится 1996 года в

часов на заседании специализированного Совета К 067.01.01 при Ташкентском институте текстильной и легкой промышленности им. Ю. Ахунбабасва. (г. Ташкент, улица Горбунова,5).

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Ташкентского института текстильной и легкой промышленности им. Ю. Ахунбабасва.

Автореферат разослан

1996 г.

"снын секретарь ..лизированното Совета, технических на\'к. доцент

Маматов

- 3 -

ОЕИАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ *

Актуальность темы. Ассортимент смесевых тканей бытового назначения развивается за счет создания тканей новых структур с пониженной материалоемкостью, высокими эксплуатационными свойствами и улучиенной гигиеничностью в различном художественно-коло-оистическом оформлении. Возрастает объем смесевых тканей, сочетающих в себе достоинства химических волокон (значительная износостойкость, безусадочность, несминаемость) и натуральных волокон (повышенное паро- и влагопроводность, мягкое иятное теше и другие свойства) обеспечивающие комфортность изделия.

Синтетические нити в основе придают тканям устойчивость к истиранию, *ормоустойчивость, малую усадку. Использование в утке пряжи из кат/ральных волокон придает тканям необходимую, мягкость, эластичность, гигиеничность. Основное внимание при этом следует уделять улучшению внешнего вида тканей за счет расширения цветовой гаммы, применения красителей различных классов и использования более разнообразных рисунков при набивке. Именно в указанном направлении и должен развиваться ассортимент тканей так как при ?том создается £лагоярия?ч.-.е возможности для быстрого изменения внешнего вида тканей в соответствии с направлением моды и требованиями потсебителей. •

«

Теоретическая и практическая научная информация накопленная в области облагораживания смесевых тканей на основе различных полимеров не снимает проблему изучения их структуры и свойств, регулирования процессов отварки, отбелки, крашения и подбора оптимальных условий обработки, позвяляющих сохранять максимум прочностных свойств суровой ткани. Все технологические этапы облагораживания смесевых тканей на основе хлопка и нитрона представляют самостоятельный интерес, поскольку связаны такими принципиальными вопросами как химические изменения полимеров различной структуры под воздействиям окислителей, щелочных реагентов, влиянием температуры, рН среды, продолжительности затаривания, условий ванны крашения (одно-двухванный) и других факторов влияющих на свойства ткани.

Вданном научном исследовании рассматриваются физико-хими -ческие процессы отварки, беления и крашения нового ассортимента смесевых тканей выработанных на Наманганском комбинате шёлковых тканей из смеси нитрона малой линейной плотности 18,5 текс с хлоп-

о

- ч -

ком в сочетании 67% нитрона, 33% хлопка. Работа проведена в соответствии с проблемно-тематическим планом научно-исследовательских работ кафедры химической технологии высокомолекулярных соединений Ташкентского института текстильной и легкой промышленности ( Гос-регистрационный № 01640054966 ) разработанным на основе кордина -ционного плана научно-исследовательских работ АН Р/з по направлению "Химическая и физическая модификация натуральных и синтетических полимеров с целью улучшения их эксплуатационных свойств".

Целью работы явилось:

- решения социально-экономической задачи, замена импортного сырья, повывение конкурентной способности товаров массового спроса на рынке и разработка принципиально новых приемов и.методов отделки смесевых тканей на основе хлопка и нитрона, с улучшением их потребительских свойств.

3 связи с поставленной целью в работе решены следующие задачи:

- изучены *изико-химические закономерности процессов отварки, беления, крапения смесевой ткани состава 67? нитрона 33> хлопка и установлена взаимосвязь капиллярности, белизны и Физико-механических показателей смесевых тканей от временных, температурных, концентрационных параметров обработки;

- исследована кинетика процесса крашения смесевых тканей ка-тионными и прямыми красителями по одно- и двухванному споссс'ам. Рассчитаны коэффициенты ди**узии и энергия активации процесса храпения а так же его термодинамические характеристики и установлен механизм Фиксации прямых и катионных красителей на смесевой ткани;

- изучена совместимость катионных и прямых красителей в водных растворах в зависимости от концентрации красителей и тексти-ь-но-вспомогательных веществ;

- разработаны и рекамендованы в производство технологические проводки смесевой ткани в отбельном и красильном цехах.

' Научная новизна. Установлены кореллиационные зависимости между параметрами отварки, беления, крагения и ?изико-механическими характеристиками смесевых тканей с одной стороны и природой, количественным соотношением компонентов смесевой ткани с другой стороны. Установлен механизм Фиксации прямых и катионных красителей на смесевой ткани.

Пластическая ценность работы. На основании проведенных исследований: Разработаны технологические режимы отварки, беления и крашения смесевых тканей на основе нитрона и хлопка в соотношении 67:335. Предложен механизм фиксации на скесевой ткани катионних и прямых красителей. Производственная апробация при наработке больших опытных партий показала эффективность разработанной технологии и возможность значительного расширения ассортимента смесевнх тканей. Основным достижением работы является использование доступных сырьевых ресурсов з Республике.

Апооба"ия работы. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались:

- на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТТ'ТЛП (199<?-1995 гг.л' и на научных семинарах Ташкентского института текстильной и легкой промышленности, Центрального научно-исследовательского института переработки натурального шелка, Республиканского института Охраны труда.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных статей.

Сб^ем и структура диссертации. Диссертация изложена на страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц, ¿й рисунка. Работа состоит из введения, литературного обзора, методической и экспериментальной частей с обсуждением результатов, выводов, списка использованной литературу и приложения.

Зо введении обоснована актуальность проблемы и сформулирована основная цель работы.

3 литературном обзоре приводится критический обзор ранее проведенных исследований в области облагораживания смесевых тканей. Строгой математической зависимости объеденяющий все факторы подготовки и крашения смесевых тканей создать естественно не удается, но накоплен обширный материал, отражающей количественные характеристики влияния каждого из Факторов на процессы очистки тканей от примесей и собственно процесса крашения. Это связано прежде всего с природой компонентов смеси и количественным соотношением их в ней, что является определяюцим для выбора соответствующей технологии и конкретных параметров процесса. Следовательно, выработка нового ассортимента тканей' на основе нитрона и хлопка требует комплексного изучения всех параметров подготовки ткани к крашению и собственно процесса крашения с целью сохранения эксплуатационно важных физико-механических свойств суровой ткани в процессе облаго-. ракивания.

- б -

В методической части изложены характеристика использованного сырья и реактивов, методика обработки ткани, методы исследования.

Б главе экспериментальной части и обсуждения результатов приводятся данные по исследованию влияния различных факторов на процесс подготовки и краисния, совместимости катионных и прямых красителей.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБСУШНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

I. Физико-химические закономерности отварки смесевых тканей на основе хлопка и нитрона.

Сочетание в одной ткани двух полимеров по разному реагирующих на агрессивные химические реагенты требует к вопросу ее подготовки неадекватного подхода.

Волокно нитрон не требует беления, а ткани из смеси нитрона с хлопком должны быть подготовлены и освобождены от примесей и загрязнений. Однако обработка проводится так, чтобы не нарушить свойств синтетической составлявшей смеси. Поэтому устойчивость нитрона в смеси, обуславливает особенности условий беления и вместе с тем служит основанием для изменения режимов используемых при обработке хлопчатобумажных тканей. При выборе технологического процесса химического облагораживания смесевых текстильных материалов для получения высокого, конечнего результата учитывали всю систему происходящих йизчко-химических явлений.

Изучение сущности процессов, происходящих в многокомпонентной системе природного целлюлозного волокна в щелочных растворах дает возможность определить условия наиболее полного и быстрого освобождения волокна от сопутствующих примесей.

В таблице I суммированы данные о влиянии жестких и мягких условий отварки на физико-механические характеристики и капиллярность отваренной ткани, при прочих постоянных параметрах процесса.

Полученные экспериментальные данные показывают, что большая часть примесей из целлюлозной составляющей ткани удаляется при жесткой щелочной отварко (при концентрации гидроксида натрия -7 г/дк-Ъ, о чем свидетельствует параметр капиллярности, которыП сопровождается значительным уменьшением разрывной прочности. В более мягких условиях отварки с использованием карбоната натрия, изменение капиллярности носит экстремальный характер с максимумом при концентрации карбоната натрия в варочном растворе 5-7 г/дм-', что

- 7 -

подтверждает данные по усадке смесевой ткани,

Таблица I.

Зависимость Лизико-механических характеристик смесевой ткани артикула 6-467 от концентрации гидроксида натрия и карбоната натрия в белящем растворе.

Концентрация! Капиллярность,

по основе

по утку

реагентов, ! г/дм3 ! мм/час • разрыв-!разрыв-■ная наг4ное удли-1 рузка.Н'нение, % 'разрывная нагрузка,Н '.разрыв-!ное удлинение, %

Суровая ткань 20 597,8 24,0 627,2 14,0

Гидроксид натрия

з.о 250 597,8 24,0 627,2 •Н.О

5,0 270 278,8 25,0 568,0 12,0

7.0 300 568,4 26.0 568,4 '12,0

10,0 310 548,8 28,0 529,2 12,8

15,0 300 529,5 29,0 499,8 13,0

20,0 300 509,6 29,4 490,0 13,7

25,0 300 490,0 29,6 470,4 13,8

30,0 ЗСО 352,8 30,0 450,0 14,0

Карбонат натрия

3,0 120 ■ 568,0 25,0 627,2 12,0

5.0 . 195 568,4 ¿5,6' 588,0 12,3

7,0 195 568,4 25.5 588,0 12,4

10,0 170 607,6 24,6 646,8 11,8

15,0 165 • 568,4 25,6 588,0 12,4

.20,0 150 548,8 26,0 568,4 12,8

25,0 '145 529,2 26,8 548,8 13,0

30,0 145 529,2 26,8 539,0 13,2

Обобщая полученные результаты приходим к выводу, что концентрация карбоната натрия в варочном растворе может быть повыпе-на до 10 г/дм3 без особого снижения физико-механических свойств исследуемой ткани, но с некоторой уменьшением капиллярности. Следует отметить, что интенсификация процесса отварки за счет повышения температуры процесса приводит к нежелательным явлениям, в частности к пожелтению ткани'.

Рисунок I отражает влияние продолжительности запаривания в процессе отварки смесевой ткани на разрывную прочность, при тем-: пературе 90°С, в .среде карбоната натрия концентрации 10 г/дм .

Время запаривания,мин.

Рис Л. Зависимость разрывной нагрузки и капиллярности смесевой ткани от продолжительности запаривания:

1-капиллярн9сть;

2-разрывная нагрузка.

Доказано, что основные примеси удаляется из ткани через 30 минут с начала запаривания, дальнейшее, увеличение продолжительности запаривания не приводит к росту капиллярности, но сопровождается понижением разрывной прочности.

Таким образом, при щелочной отварке смесевой ткани состава &1% нитрона У5% хлопка наряду с активно идущими процессами освобождения целлюлозы от примесей происходит химические и структурные изменения самой смесевой ткани и в первую очередь эти изменения касаются полиакрилонитрильного компонента.

2. Физико-химические закономерности отбелки смесевой ткани на основе нитрона и хлопка.

Учитывая специфическую особенность состава.смесевой ткани изучили влияние на ее свойства таких окислителей как перекиси во-дор-ода, хлорита натрия и гипохлорита натрия в присутствии различных текстильно-вспомогательных веществ при различных концентрациях, температуре и продолжительности процесса.

На рисунке 2 представлены данные по оценке белизны ткани в зависимости от кислотности и щелочности бедящего раствора. С увеличением щелочности среды перекись водорода диссоциирует на ион вчдорода и пергидроксил ион по возрастающей степени и достигает максимума при рН=10-11,5. Кроме того, соотношение выделяющихся продуктов также зависит от рН среды. Наибольшая степень белизны смесевой ткани С 85$ ) в растворах гипохлорита натрия отмечается при рН=4,5-б.

Очевидно, наибольшая скорость разложения окрашенных сопутствующих веществ в смесевой ткани достигается в сильнокислой среде, когда в растворе преобладает молекулярный хлор. Кривая 3 рис. 2, отражает влияние рН среды на показатель белизны при про-

ведении процесса беления в растворе хлорита натрия. Наилучший показатель белизны наблюдается в интервале рН=3,5-5,5.

Таким образом, в процессе беления смесевой ткани представленные окислители работает эффестивно в строго узком интервале рН среды.

При выборе условий беления необходимо учитывать , что гипохлорит натрия и перекись водорода в щелочной или кислой среде могут оказывать вредное воздействия на смесевую ткань, поэтому процесс беления следует строго контролировать по *изико-механическим показателям. Анализируя среднестатические показатели изменения разрывной нагрузки и удлинения смесевой ткани' в зависимости от рН среды в растворах перекиси водорода приходим к выводу, что наибольшая потерья прочности наблюдается в нейтральной среде. Поэтому при использовании в качестве окислителя перекиси водорода отбеливание следует проводить в слабопелочной среде при рН=б-10,5 когда скорость беления еие достаточно велика, а деструкция компонентов смесевой ткани незначительна. Аналогичная зависимость изменения потери прочности отмечается и при использовании в качестве окислителей гипохлорита и хлорита натрия, только с меньшей потерей прочности по абсолютной величине.

3. Колорирование тканей из смесей целлюлозных и

полиакрилонитрильных волокон однованным способом.

Изучена кинетика сорбции катионных и прямых красителей смесевой ткани состава-бУ!! нитрона 33> хлопка. На основании выбранной технологии оба компонента окрашивали одновременно. Для получения цвета "хаки" использовали катионный эолотисто-келтый 4з и прямой голубой. Предварительными опытами установлено, что

О 2 4 б 8 10 рН среды

Рис.2. Зависимость степени белизны смесевой ткани от рН среды. В среде:

1-перекиси водорода;

2-гипохлорита натрия;

3-хлорита натрия.

насыщенность и глубина цвета "хаки" на смесевой ткани зависит как и от концентрации-красителей так и от их количественного соотнопе-ния в красильной ванне при равннх концентрациях красителей, поэтому кинетические данные определялись при постоянном количественном соотношении в смеси катионного золотисто-желтого 4з к прямому голубому в соотношении 1:3 или Тональный оттенок цвета "хаки" регулировали концентрацией подобранных красителей и темпера- I турно-временннм режимом.

Анализ статистических данных по сорбции прямого голубого смесевой тканы) показывает, что повышение его концентрации в красильной ванне почти не влияет на равновесно адсорбированное количество красителя на ткани и уже в первые минут сорйции оба красителя выходит на состояние равновесия. Влияние температуры более сложно и не однозначно. Общая картина кинетики сорбции свидетельствует, что с повышением температуры скорость диффузии резко возрастает. Существенно, при малом времени пребывания ткани в красильной ванне поглощение красителя тканыз больше, чем выше темпе- 1 ратура крашения.

В процессе крашения отмечено, что присутствие целлюлозной составляющей оказывает 'выравнивающее действие на катионный краситель, так как часть красителя целлюлоза сорбирует на себя. При раздельном крашении полиакрилонитрила с хлопком катионным золотисто-желтым Чз в одной'ванне красения при оптимальных параметрах' установлено, что хлопок принимает на себя 0,43-0,5^ катионного красителя, что подтверждает ""-акт выравнивающего действия целлюлозы, который заключается в связывания катионного красителя и снижению тем самым диффузионной способности.

Известно, что спецефическим для большенства прямых красителей является комплексообразование в водных растворах. При этом важнейшим фактором является концентрация электролита, С этой точки зрения представляет интерес изучение влияния в красильной ванне электролита обусловленной присутствием катионного зoлqтиcтo-желтого 4з. Данные спектрофотометрических исследований показали что присутствие электролита в красильной ванне до концентрации 10-12 г/дм-' не способствует агрегации красителя прямого голубого.

Для выяснения механизма взаимодействия красителей с полиак-рилонитрильным и целлюлозным компонентами смесевой ткани определена доля красителя связанная Ван-дер-Ваальсовым, электростатистическими силами и химическим взаимодействием красителя с тканью.

Установлена, что первыми силами закрепляется 27'Я катионного золотисто-желтого 4з и ЗС^ прямого голубого, электростатистическими 0,2* катионного и 0,17,« прямого, а остальная часть красителя химически связана с тканью.

'). Кинетические и термодинамические характеристики процесса крашения смесевых тканей одно ванным способом.

Изменение значений коэффициентов диффузии в зависимости от температуры свидетельствует об уменьшении коэффициента диффузии (таблица 2">. Однако, следует ответить, что при низких и равных концентрациях красителей в красильной ванне (I г/дм^) эта зависимость не однозначна. Очевидно, что присутствие двух красителей с разними зарядами в одной красильной ванне создает конкурентоспособные условия при которых преимцщество остается за одни?! из них. Энергия активации с росток температуры в болыяенстве опытов уменьшается, но для катионного золотисто-желтого 4з в большей степени, чем для прямого голубого. Очевидно, что прямому к.расителью приходится преодалевать силы взаимодействия возникающие между целлюлозной компонентой и катионным красителем. Стандартное сродство катионного золотисто-желтого Цз с ростом температуры и концентрации увеличивается, а для прямого голубого в основном уменьшается.

Полегаем, что при низких температурах основной вклад в сродство вносит энтальпийная составляющая. С повышением температуры возрастает вклад энтропийной составляющей, которая при высоких температурах определяет величину сродства красителя к волокну.

Величина энтальпии рассчитанная из экспериментальных данных по зависимости от температуры носит интегральный характер, т.е. она выражает результирующую всех тепловых эффектов, возникающих при массопереносе I моля красителя из внешней среды в волокно. При этом в обеих *азах системы имеют место процессы характеризующиеся экзотермическим эффектом, достигающей в ряде случаев не одинакового значения.

Так во внешней среде происходит явления дегидратации, дезагрегации и растворения красителя, а в. волокне явления дегидратации полярных групп волокна и сорбция красителя. В связи со сказанным выие, расчет теплоты сорбции красителя волокном в "чистом виде" чрезвычайно труден, однако, величина энтальпии, которые для широкого ряда красителей колебаются в пределах 42-43 кДж/моль,

Таблица 2.

Кинетические и тнрмодинамические характеристики процесса крашения смесевых тканей нитрона и хлопка состава 67:33? однованным способом

Концентрация темпе- концентрадия'коэффициент энергия стандартное энтальпия, энтропия,

красителя в ратура ионов Ыа+ диффузии, активации, сродство.д^. д Н д э

растворе .г/дм-" гэкв/дм3 ХИТ» дЕ.кДж/моль кДж/моль кДж/моль кДж/моль

кззс к Прг X °С хх • ! ххх кзж !прг кзж прг кзж прг кзк прг кзж прг

I Г 60 0,17! 0,65 8,0 ! 1,34 16.6 50,6

70 ! 0,48 РД ! Э.Эб -1.0 • -76.2 14.8 46,5 70 164 -0,1 -0,3

80 ! 0,47 2,6 !.' 1,92 91,0 .46,4 19,5 46,8 -120 28 -0,3 0.5

90 ! 0,34 4,0 ! 2,24 -33 -12 27,9 42,5 -210 153 0,6 0,3

I 5 60 0,17! 0,82 16 «10,б 9,5 -82

70 ! 0,84 7.2 '10,2 ' 66 3.1 12.8 -82 8 -70 -0,0 . 0,003

80 ! 0,87 1.6 ' 5,3 124 12,8 17,8 -81 -105 -80 -0,005 -0,005 ^

90 ' 0,94 4,5 ' 8.8 -8.5 -42 14.2 -79 87 -140 0,167 0,167

2.5 2,5 60 0,17! 0,8 • 32 ' 32 12.3 -79

70 ! 0,81 18 ''24 47,7 23,8 13,2 -79 ' -15 -70 0,08 -0,05

80 1 0,86 6,4 ' 8.0 85,7 9,1 13,7 -78 4.0 -ПО 0,02 0,09

90 ' 0,96 4,5 ! 5,3 27,9 34,1 19,9 -73 164 -180 -0,3 0,2 '

5 I - 60 0,17! 0,80. 18 ! 32 13,8 -87 .

70 ! 0,80 18 ! 10 -0.4 94,8 23,0 -88 II -60 -0,008 -0,8

60 ! 0,83 4.0 ' 5,3 125 54,3 17,9 -87 -100 -100 0,01 0,03

90 ! 0,99 1,6 ' 6,4 76 -20 18,0 -81 100 -230 0,003 0,4

к - кзж-катионный золотисто-желтый 4з ; прг - прямой голубой. * # - в растворе; к** - на волокне хЮ~3.

могут служить относительной характеристикой энергии сорбционной связи краситель-волокно. По значениям этих характеристик можно косвенно оценить сорбцию красителя и прогнозировать устойчивость окраски к мокрым обработкам. Процесс крааения сопровождается уменьшением энтропии. Это свидетельствует о потере степени свободы молекулами красителя и о повышении степени ориентации во внутренней структуре волокна.

5. Колорирование тканей из смесей полиакрилонитрильных и целлюлозных волокон двухванным способом.

Кинетика сорбции катионного и прямого краситетей характеризует обычную зависимость сорбционного процесса от ого продолжительности при различных температурах. Однако, анализ данных позволяют определить различие в кинетических данных для катионного и прямого красителей. При низких концентрациях содержание красителя в красильной ванне (I г/дм-^ катионньй золотисто-желтый Аз И' I т/ю? прямой голубой) кинетические кривые выражают обычную зависимость- количество адсорбированного прямого голубого с ростом температуры уменьшается, а катионный золотисто-желтый Чз особенно заметно увеличивается при 100°С. Далее с увеличением концентрации красителя в красильной ванне от 2 до 4 г/дм^ прямой голубой сохраняет отмеченную закономерность сниж^ия равновесно сорбированного красителя смесевой тканью до температуры крашения 90°С. Выше этой температуры отмечается значительный рост количество равновесно сорбированного красителя на волокне. Скорее всего это следует объяснить структурными особённостьями смесевой ткани и большей доступностью прямого красителя к его поверхности при температуре кипения, так как именно при этой температуре проивходит разрушение комплекса: смесевая ткань-катионный краситель, что определяет процесс миграции катионного красителя о поверхности волокна и его замена прямым голубым. Для подтверждения этого вывода поставлена серия экспериментов по крашению хлопчатобумажной ткани катионными красителями а нитрона прямыми красителями. Опыты показали, что целлюлозные волокна хорошо окрашиваются катионными красителями и их содержание от условий обработки достигало 18-19 г/кг красителя на волокне. •' •

Полиакрилонит'рильные волокна таюце проявили склотмсть к окрашиванию прямыми красителями, но их содержание на волокне достигало не более 0,5 г/кг и окраска была очень не устойчивая и блеклая, следовательно при опускании смесевой ткани в квасильннИ рас-

твор первой ванны, где присутствуют катионный краситель а оба по. лимера заряжены отрицательно катионный краситель быстро притягивается за счет положительно.локализованного заряда к отрицательной поверхности обеих волокон, что является следствием активной адсорбции катионного красителя, как на поверхности полиакрилонит-рила, так и целлюлозы. Закрепившись на поверхности целлюлозы катионный краситель с одной стороны играет роль электролита, притягивая во второй ванне прямой краситель, с другой стороны он препятствует его адсорбции вглубь ткани, а повышение температуры крашения до кипения ускоряет этот процесс. На основании исследования кинетики сорбции получена различная цветовая гамма цвета хаки от светлого до темного.

Установлено, что ярко выраженный цвет хаки получается при концентрации 2,5 г/дм-' в красильной ванне катионного золотисто-желтого 4з и при концентрации 2,5 г/дм3 прямого голубого.

На основании кинетических данных расчитаны диффузионные константы по времени половинного насышения смесевых тканей, а также значения соответствующих величин энергии активации адсорбции.

Коэффициент диффузии отражает адсорбционные процессы и существенно зависит как от температурного, так и концентрационного Фактора. При низких концентрациях I г/дм-'.как в первой так и во второй ванне коэффициенты диффузии уменьшаются с ростом температуры, что свидетельствует о положительном влиянии температурного Фактора на процесс крашения. Очевидно это связано- с конкурирующей способностью катионного золотисто-желтого 4э, который в первую очередь занимает свободный объем целлюлозного волокна. Далее с повышением концентрации и температуры коэффициент диффузии изменяется в основном за счет температурного Фактора и проходит череч минимум при концентрации 2 г/дм-' в первой и во второй ванне для катионного золотисто-желтого 4з и прямого голубого при температуре 60°С. С увеличением концентрации до 3 г/дм3 в ванне крааения коэффициент диффузии в большей степени находящийся в температурной зависимости с ростом температур до 90°С значительно уменьшается. При Ю0°С наблюдаются более высокие значения коэффициента диффузии, чем при 80°С. То есть анализ коэффициентов диффузии однозначно приводит к выводу, что адсорбционно-абсорбционные процессы смесевой тканью сугубо индивидуальны для каждой температуры и концентрации.

Этот же вывод подтверждается значением энергии активирован-

ной адсорбции. Зеличина энергии активации и диффузии с ростом температуры для катионных красителей уменьшаются, а для прямых возрастает. Это является косвенным подтверждением взаимного влияния катионного золотисто-желтого 4з и прямого голубого, а также структурой смесевой ткани в процессе крашения.

Стандартное химическое сродство в процессе крашения для катионного красителя с ростом температуры в пределах одной концентраций уменьсается, а для прямого голубого-возрастает. Следовательно свободная энергия системы зависит только от температуры и от соотношения красителя в волокне и модуля ванны.

Абсолютные значения величины тепловых эффектов свидетельствуют о том, что в определенных условиях процесс крааения сопровождается с обпазованием солевой связи, стандартная теплота которой для полиакрилонитрильных волокон находится в области 50 кДж/моль.

Применительно к процессу крашения энтропия является мерой степени ориентации системы краситель-вслокно. Молекулы красителя в растворе, хотя, и сольватированы однако имеют достаточную степень свободы, т.е. их термодинамическая вероятность сравнительно высока. При переходе же частиц красителя из ванны в полимер они ориентируется, глазным образом, относительно макромолекулы волокна, а следовательно, обладает значительно меньшей степенью свободы, поэтому энтропия системы волокнистый материал-красильная ванна в процессе крашения должна снижаться.

Экспериментальное данные показывают значения энтропии крашения с ростом концентрации для прямого голубого остаются в пределах 0,1 кДж/моль. Очевидно что при этой температуре происходит наиболее вероятная упаковка молекул красителя и их упорядочение в структуре полимерного субстрата.

Механизм крашения смесевих тканей из полиакрилонитрильных и целлюлозных волокон может быть прздставлен следующим образом : после плюсования и сушки на поверхности ткани находятся катионный и прямой краситель, щелочной агент и другие инградиенты красильного раствора. Благодаря кулоновским силам взаимодействия катионного красителя к отрицательной поверхности как полиакрилонитрильного, так и целлюлозного волокна на поверхности смесевой ткани образуются микрованна красителя,'которая дальше выступает в роли электролита для прямого красителя с одной стороны и в роли выравнивателя с другой стороны. Скорость продвижения прямого красителя внутрь целлюлозной составляющей зависит от концентрации катионного краси-

теля на ее поверхности и от температурного *актора. Обладая большим сродством к иеллюлозному волокну Лрямой краситель достигнув ее поверхности будет вытеснять катионный краситель й занимать его место. При этом процесс диффузии красителей с поверхности ткани в ее глубинные слои замедляется и коэффициент диффузии пон'/кается. Достигнув поверхности полиакрилонстрила катионный красхтель закрепляется с образованием солевой связи.

Указанный характер поведения красителей и влияние распределения на сорбцию и диффузию позволяет получить равномерное окрашивание смесевой ткани катионными и прямыми красителями по однован-ному способу крашения с глубокими цветовыми сочетаниями.

При двухванном способе крашения когда в первой ванне смесевая ткань окрашивается только катионными красителями после фиксации и сушки значительная часть катионного красителя остается на целлюлозном субстрате. При опускании этой ткани во вторую плксо-вочную ванну, где находится прямой краситель все описанные процессы замедляются так как после сушки поры волокон "захлопнуты" и прямому красителю труднее вытеснить с поверхности целлюлозного субстрата катионный краситель. То есть для каждого красителя и полимерного субстрата будет два времени релаксации: первое - локальное определяет время достижения равновесия внутри отдельного во- . локна, второе - макроскопическое - по всей массе волокнистого материала. Этим временам 'соответствует в нашем случае скорости кра-' шения и миграции.

ВЫВОДЫ

1. Изучены физико-химические закономерности процесса отварки смесевой ткани на основе хлопка и нитрона в зависимости от температурных, временных и концентрационных параметров варочного раствора. Выявлена закономерность изменения капиллярности и физико -механических свойств ткани от состава варочного раствора.

2. Установлено влияние'природы окислителя во взаимосвязи с другими компонентами белящего раствора на белизну смесевой ткани. Показано, что доминирующем параметром отбелки является рН среды. Рекомендован режим в узком диапазоне рН=Ю-П для беления в при -сутствии щелочных реагентов и 2-2,5 в присутствии кислотных компонентов. • ' .

3. Спектрофотометрическим методом исследована совместимость катионных и прямых красителей в смеси. Изменение концентрации красителей в смеси приводит к возникновению эффекта компенсации изме-

нений цвета, которое использовано для получения цвета "хаки". Доказано, что выбранные катионнье и прямые красители хорошо совместимы в диапазоне концентраций 1-5 г/дм3 при соотношении катионных и прямых красителей 40:60?.

4. На основании кинетических данных установлено различие в начальном распределении катионных и прямых красителей смесевой ткани после плюсования. Рассчитаны коэффициенты диффузии и энергия активации. Установлена существенное различие в диффузиснно-сорбционных свойствах катконных и прямых красителей по отношению к целлюлозной и полиакрилонитрильной составляющей смесевой ткани.

5. На основании термодинамических характеристик процесса крашения смесевой ткани по одно- и двухванным способам предложен механизм фиксации катионных и прямых красителей на смесевой ткани.

6. Разработанное технология крашения смесевой ткани прошла производственное опробирование на Наманганском производстзенно-аелховом объединении с выработкой 45С00 погонных метров тканей различных артикулов с хорошими физико-механическими и колористическими свойствами.

Основное материалы диссертации опубликованы:

1. Згибнева Е.А., органе в К.З., Лдураев У.Б.. Умурзаков 3. Особенности крашения волокон, получен^х из смесей сополимера ак-рилснитрила с различным количеством гидролизованных отходов //'Изв.З'/Зов,"Химия и химическая технология". -1993. -S5. -с.129-133.

2. Умурзаков 3.2., Згибнева I.A., Федорова Н:А..Зргатев К.

^УзЙ.хим.курн. - 1996. -!54. -с.54-58. •

3. Умурзах.оз 3.3., Згибнева Ж.А., •Зргашев К.Э. Подготовка к печати и крашению смесевых волокон состава нитрон-х/б, нитрон-вискоза /Тез.дохл .Республиканская .конференция "Химическая технология текстильных материалов".-Тошкент1т1992.-с.22.

4. Умурзаков 3.3., Расулов А.Т... Ибадуллаева К.Г. Отделка тканей из смеси полиакрилонитрильных и вискозных волокон/Тез. докл. Республиканская конференция "Химическая технология текстильных материалов" .-Тошкент .-1992.-с.82.

5. Эргапев К.Э., Згибнева I.A., Умурзаков Э.Э. Новые ассортименты ткзней на основе местных сырьевых ресурсов/Тез.докл. Международный семинар.-Ташкент.-1994. -ТИТЛП.

- 16 -

Пахта-нитрон аралап толали матоларни буяшга тайёрлаш ва буяш технологияларини яратиш.

Аралаш толали матолар турлари кам харж, эксплуатация хосса-лари оширилган, гигиеник курсаткичлари яхшиланган, турли бадиий безаклар буйича рангланган янги струкгурали матолар яратиш хисойи-га бойимо^а.

ушбу илмий ишда янги турдаги, таркибида нитрон(кичик зич-ликли - 18,5 текс), 33% пахта булган аралаш толали матони кайна-тиш, о^артириш ва буяш жараёнларининг физик-кимёвий асослари урга-нилди. .

Аралаш толали матоларда бевосита ва катион буё^ларининг фик-сацияланиш механизми, шунингдек цайнатиш, о^артириш ва буяш жара-ёнлари курсаткичлари билан мотонинг физик-механик курсаткичлари орасидаги богликлик урганилди.

ELABORATION OF PREPARATION AND DYEING TECHNOLOGIES OF MIXEO COMPOSITION TEXTILES ON THE BASIS OF COTTON-NITRON MIXES

The assortment of mixed fabrics for casual purpose is developed on the basis of the creation some new structures with lowered material capacity, high work properties and improved hygienics in a different colouristic design.

The' physic and chemical processes of boiling, bleaching and dyeing of new assortment of mixed textiles in composition of 671 of nitron (small linear density 18,5 tex), 33% of cotton have been examined in this investigation.

Correlations between parameters of boiling, bleaching and dyeing and physical and chemical properties have been found as well as mechanism of fixation of direct and cation dye-stuffs on mixed fabrics.

Tun TUTJfl-JQ6-90-Q6