автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Состояние дисперсных красителей в растворе и пути интенсификации крашения полиэфирных текстильных материалов

4 I о

"т *

ивановский ордена трудового красного знамени

химико-технологический институт

На правах рукописи ПРУСОВА Светлана Михайлопна

СОСТОЯНИЕ ДИСПЕРСНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ В РАСТВОРЕ И ПУТИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ КРАШЕНИЯ ПОЛИЭФИРНЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.19.03. — технология текстильных материалов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 1900

РаГ.ота выполнена п Институте'химии неполны:: рпстг.о-рог, АН СССР.

Научный -руководитель —

заслуженный деятель науки н техники РСФСР, доктор технических наук, профессор Б. Н. Мельников. Научный консультант—

кандидат технических наук, старший научный сотрудник К). А. Калинников.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук И. Я. Калонтаров,

кандидат химических наук А. Г. Захаров.

Ведущая организация'—

Светлогорское производственное объединение «Хпмво-локно».

Защита состоится « » . 1990 г.

в ./С часов на заседании специализированного совета К 063.11.02 в Ивановском ордена Трудового Красного Знамени химико-технологическом институте по адресу: 153460, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, д. 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИХТИ.

Автореферат разослан « . » . /хО^и/ил^- . 1990 г.

Учены» секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

блиничева и. б.

; Общая характеристика работы.

Г'V?, ^Актуальность темы. Работа проводилась в соответствии с Тема-—тическим планом исследований ИХНР АН СССР согласно Постановлению Государственного когтиста Совета Министров СССР по' науке и технике № 555 от 30.10.85, Распоряжению Президиума АН'СССР № 10103-1012 от 19.07.88.

Цель работы заключалась в пр' зедении систематических исследований состояния дисперсных антрахиноновнх красителей в воде, водных растворах аммиака, а также водно-солевых и водноаммиачно-со-левых системах в широких интервалах температур и концентраций добавок; разработке нового подхода к интенсификации массопереноса красителя из раствора в волокно путем увеличения растворимости не-ионогенных красителей в водных средах; создании высокоэффективных экологически чистых способов краления полиэфирных текстильных материалов по непрерывной и периодической технологиям. Выполненная работа включает следующие этапы:

- исследование состояния дисперсных антрахиноновых красителей в воде, водных растворах аммиака, а также водно-солевых и водноамми-ачно-солевых системах в широких интервалах концентраций добавок;

- изучение растворимости дисперсных антрахиноновых красителей в названных средах в широких интервалах температур;

- изучение термодинамики растворения дисперсных красителей в воде, водных растворах аммиака, а также в водно-солевых, водноаммиачно--солевых системах;

- исследование взаимосвязи между растворимостью, состоянием неио-ногенных красителей в растворе и сорбцией их полиэфиром;

- доказательство возможности интенсификации массопереноса'дисперсного красителя из раствора в полиэфир путем увеличения растворимости неионегенных красителей в водно-солевой или воднсаммиаино-солевой средах;

- создание на основе предложенного подхода эффективных, экологически чистых непрерывной и периодической технологий крашения полиэфирных текстильных материалов.

Объекты и методы исследования. В качестве объектов исследо-. вания использовали очищенные и технические-дисперсные красители отечественного производства, подобранные с учетом их молекулярного строения; органические растворители, жидкий аммиак, 25 %-иП водный' аммиак, неорганические соли; очищенные от примесей полиэфирные волокна и нити, подготовленная к крашенин полиэтиленте-

рефтапатная ткань.

Экспериментальные исследования выполнены с помощью современных физико-химических методов:

г- спектрофотометрический для изучения состояния дисперсных краси-

■ телей в растворе;

- изотермического насыщения для определения -термодинамических характеристик процесса растворения дисперсных красителей;

- термомеханический метод для оценки пластифицирующего воздейст-'

■ вия среды на полиэфир;

- колориметрический для определения содержания красителя в полиэтил ентерефталате .

Определение физики-механических, фрикционных и электрофизических характеристик окрашенного волокна, сценка количества циклических олигомеров, содержащихся на его поверхности, качество окрасок материала проведены с использованном стандартных методик и .в соответствии с действующими ГОСТами. При обработке результатов исследования применялись методы математической статистики.

Научная новизна. Впервые изучена термодинамика растворения неионогенных красителей в водноеммиачных и водноаммиачно-солевых средах. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден новый подход к интенсификации крашения полиэфирных текстильных материалов, заключающийся в увеличении растворимости дисперсных красителей в водной среде посредством воздействии на ее структуру неорганических солей и аммиака.

Впервые получены следующие результаты:

1. Определены термодинамические характеристики растворения дисперсных красителей в воде и водном а;.::такс. Выявлена спрпделя-

' ю'цая' роль энтропийного фактора в данном процессе, возрастающая ¿при переходе от воды к водному аммиаку.

2. Количественно охарактеризована растворимость дисперстлх антрь-хиноновых красителей в водно-сслевых и ьоднеаммиашо-солевыч

средах в широких интервалах температур и концентраций добавок. Показано, что варьируя последними нсунс изменять вклады энергетического С аН .,) и структурного ( л 5рс) факторов в протекание процесса растворения и тем самим регулировать растворимость красящих веществ в водуеедеряащих сродзх.

3. Обнаружен эффект увеличения растворимости в ьодс дисперсны;; красителей под действием хлоридов многовалентных меч алло в Ъх\ ,

Мд , Л€ .

4. Выявлено резкое увеличение растворимости дисперсных антрахино-'-новых красителей в воде, при температурах 333 - 3§8 К под действием хлорида з;г.:ония в узком интервале концентраций последнего (0,01 О,СБ Ш. Эффект усиливается при введении 0,01 - 0,05 М аммиака.

5. Установлена взаимосвязь между растворимостью, состоянием дисперсных красителей в водноаммиачной и водноакмиачно-солевсгх

средах й сорбцией красящего вещества полиэфирным волокном.

Практическая значимость. Разработаны непрерывная и периодическая технологии крашения полиэфирных текстильных материалов, оригинальность которых подтверждена авторским свидетельством СССР № 1460102 и положительным решением о вццаче авторского свидетельства по заявкам 4203156/28 - 05, № 4391869/28 - 05. Периодическая технология крашения полиэфирного жгута, лавсановой ленты, полиэфирных текстурированных нитей успешно испытана в производственных условиях на Ивановском камвольном комбинате, Пинском прядильно-трикотажном объединении им. 60-лётия Великого Октября, Светлогорском производственном объединении "Химволокно" и рекомендована к внедрению.

Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемой .' технологии крашения полиэфирного текстильного материала составля- • ет 103 - 149,5 руб./ I тонну. Автор защищает:

- выявленные закономерности состояния дисперсных антрахиноновых красителей в растворе и взаимосвязь между состоянием красящих веществ в жидкой фазе и эффективностью их массопереноса из раство- ■ ра в полиэфир;

- новый подход к интенсификации крашения полиэфирных текстильных материалов, заключающийся й увеличении растворимости дисперсных красителей в водной сю еде посредством воздействия на ее структуру неорганических солей, аммиака;

- обнаруженный эффект увеличения растворимости в воде дисперсных красителей под действием хлоридов многовалентных металлов 7х\ , Ид., № .

- выявленный факт резкого увеличения растворимости дисперсных антрахиноновых красителей в воде при 333 - 383 К под действием хлорида аммония в узком интервате концентраций последнего (0,01(-

0,05 М) а усиление эффекта при введении 0,01 - 0,05 М аммиака.

- непрерывный и периодический способы крашения полиэфирных текстильных материалов.

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

- У Всесоюзном совещании по химии неводных растворов неорганических и комплексных соединений, Рсстов-на-Дону, 1985;

•» I Всесоюзной конференции "Химия и применение неводных растворов", Иваново, 1986;

■- Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых "Технический прогресс в развитии ассортимента и качества изделий легкой промьшленности", Иваново, 1987;

- Всесоюзной конференции "Кислотно-основное равновесие и сольватация в неводных средах", Харьков, 19Э7;

- У1 Всесоюзном созецании по химии неводных растворов неорганических и комплексных соединений, Ростов-на-Дону, 1987;

- 1У Всесоюзном совещании "Проблемы сольватации и комплексообра-зования в растворах", Иваново, 1989;

- П Всесоюзной конференции "Химия и применение неводных растьоров? Харьков, 1989;

- Всесоюзной научно-технической конференции "Новое в технике и технологии текстильного производства" (Прогресс - 90), Иваново, 1990;

- I Всесоюзной конференции "йидкофагные материалы", Иваново, 1990;

- научных конференциях преподавателей и сотрудников Ивановского химико-технологического института, 1987, 1989 г.г.;

-•научных семинарах отдела текстильной химии Института химии нс-водных растворов АН СССР, 1983 - 1У39 г.г.

Структура и объем диссертационной работы. Работа содержит введение (глава I), литературный обзор (глава 2), обоснование цели и основные задачи исследования (глава 3), методическую часть (глава 4), экспериментальную часть с обсуждением результатов (глава 5), выводы, список использованной литературы (166 наименований) и приложение. Основная часть работы изложена на 183 страницах, включает 37 рисунков и 23 таблицы.

Во введен и обоснованы актуальность, научная новизна и практическая значимость работы.

В| литературном обзоре в соответствии с темой диссертационной работ!1 изложены современные взгляды на отроенке и свойства полиэфирных волокон как объекта крашения. Рассмотрена физико-химическая сущность активации полиэфирного волокна под влиянием

среды. С позиций современной теории обсуждаются вопросы состояния дисперсных красителей в растворе. Обобщены данные об использовании интеНсификаторов процесса крашения полиэтилентерефталата. Дан критический обзор основных направлений совершенствования- и интенсификации технологий крашения текстильных полиэфирных материалов.

Р методической части приведена характеристика объектов и методов исследования, рассмотрено использованное в работе оригинальное оборудование, описаны приемы обработки экспериментальных данных.

Экспериментальная часть работы состоит из следующих разделов.

5.1. Спектрофотометрическое исследование сольватации дисперсных красителей.

На основании спектрофотометрических данных рассчитаны энтальпии сольватации дисперсных антрахиноновых красителей в индивидуальных и смешанных растворителях (табл. I).

Таблица I.

Энтальпии сольватации дисперсных красителей I ьН°с0Л) в различных растворителях.

Название ! Ди-!поль-

!

красителей

!ные мо-!-

•менты '

!!§5Й Во*а

!дебаи !

сол'

кДж-моль

-I

(Жидкий'

!25 % !-ый !водный!аммиак! ! аммиак! !

Этанол^-

!Пер-

¡хлср-

!эти-

!лен

Ацетон

Фиолетовый К 3,71 28,5 29,9 34,8 33,1 14,4 13,5 15,2

Ярко-розовый 4,67 33,1 35,0 38,7 37,6 19,7 19,7 20,5

Красный £,49 14,6 гг,7 46,4 17,0 13,1 * » 12,0 14,4

Полученные результаты свидетельствуют о том, что гедратирута-щал способность воды в отношении производных антрахинона превышает таковуга для универсально сольватирующих органических раотво -рителей (диоксан, перхлорэтилен) и аналогична сольватирующой способности этанола. При специфической сольватации вода, как и этанол, проявляет протонодонорные свойства: "''^г-ол вше У дисперсных красителей, имеющих в молекуле две основные аминогруппы в параположении, чем у красящих вещтств, содержащих гидроксиль-гые группы.

■ Учитывая обнаруженные более сильные менмзлекулярные взаимодействия между производными антрахинона и водой, по сравнению с ряг,ом органических растворителей, а также исключительно малую растворимость красящих веществ данного класса в воде, можно предположить, «то переходу красителя в водный раствор мешает трехмерная структура воды и тот краситель, который все-таки растворяется в ней, гид-• ратирован не сзлоаннкми молекулами воды. Из данной гипотезы вытекает, что изменяя структурированность веды можно направленно вли- ' ять на гидратацию некгногенных органических молекул, их растворимость и устойчивость а водном растворе.

В жидком аммиаке величины *H°CÜ.( наибольшие среди всех исследованных растворителей, что обусловлено наличием' е его среде довольно сильной универсальной и специфической сольватации дио -персных красителей.

При сольватации неион> генных красителей в смешанном' растворителе вода-г-ммиак имеют место сильные межмолекуллрные взаимодействия краситель-растворитель, присущие рестворам красящих веществ в индивидуальных растворителях, соста&1япщих смесь. В этом случае "молекулы дисперсных красителей имеют сложную по составу, неоднородную сольватную оболочку, включающую молекулы или ионы обоих компонентов бинарного растворителя. При этом аммиак избирательно сольватирует за счет специфических межмолекулярных взаимодействий функциональные группы кислотного характера и за счет универсальных - гидрофобные фрагменты молекул красителя, тогда как вода локализована вблизи основных заместителей. '

Образование сложных соль ватных оболочек дисперсных красителей в водноаммиачных растворах предопределяет восможность интенсификации адсорбционных процессов при крашении текстильных материалов. •

5.2. Растворимость дисперсных красителей в воде, водном аммиаке и влияние на этот параметр добавок неорга-■ нических солей.

Для выявления роли энтальпийного и энтропийного факторов в процессе растворения дисперсных красителей методом изотермического насыщения были получены далные по растворимости указанных веществ в воде и водном аммиаке и на их -основе рассчитаны термодинамические характеристики растворения (табл. 2).

Растворимость производных антрахинона в 25 %~<м водном аммиаке значительно вше, чем б воде.

Таблица 2.

Растворимость (/» ,'моль-л"^) и термодинамические характеристики растворения дисперсных красителей в воде и 25 %-ом водном аммиаке (д&рс д кДж-моль"* , аН° , кДк.моль-1, л 5рс , Дж»моль"'1.К"1) при 298 К.

Вода ! 25 %-ый водный аммиак

Краситель | и |лврс т'дНрс |д5рс [ лврс | дНрс ¡а5рс

Фиолетовый К 1,32-КГ5 33,5 67,0 112 5,31-Ю"5 22,4 66,5 141

Ярко-розовый 1,10-Ю-5 33,9 63,4 99 1,94-Ю-5 26,9 69,8 144

Красный 5,32-Ю-7 35,8 69,1 112 П.З-КГ5 22,5 16,3 -20,8

Анализ составляющих свободной энергии растворения ( лЬрс) органических соединений в исследуемых средах свидетельствует'о том, что энтальпия растворения имеет высокие положительные значения. Определяющая роль в переходе красящего вещества из твердого состояния в растворенное принадлежит энтропийному фактору. Влияние последнего возрастает при насыщении воды аммиаком. Вместе с тем растворение гидроксилсодержацего производного антрахинона в 25 %-ом водном аммиаке характеризуется значительно менее положи- . тельными энтальпиями растворения. Таким образом, изменяя вклады, обусловленные энергетическими (л НрС) и структурными изменениями ( а Эре), в протекание процесса растворения, можно тем самым регулировать растворимость дисперсных красителей в водусодержащих средах.

Изложенная теоретичс кая предпосылка развита и проверена при изучении растворимости производных антрахинона в воде в зависимости от концентрации аммиака, а также в-присутствии неорганических солей, катионы которых вшивают существенные структурные изменения в водном растворителе.

Из табл.^3 следует, что при концентрациях аммиака порядка Ю моль>л~ в воде имеет место заметное увели 4ение растворимости дисперсных красителей. Это связано с относительно больпими структурными изменениями воды, которые наблюдается при этой концентрации ИН^. С повышением температуры отмеченный эффект уеили-

вается. Наибольшее различие в растворимости производных антрахино-~ на в чистой воде и с добавками аммиака наблюдается при 373 и 333 К (рис. I, кривые 1,2). Дальнейшее увеличение температуры приводлт к его сглаживанию, что, очевидно, связано с преобладающим влиянием на растворимость органических неэлектролитов температурного фактора. -

Рис. I. Растворимость дисперсного ярко-рогового в воде (I) и водных растворах, содержащих.: г - Э-Ю-эМ ЦН| ; 3 - 0,01 МИНЧС1 ; 4 - 0,01 МИН* и 0,01- М^НцМ .

Таблица 3.

Растворимость дисперсных красителей (моль>л-^) в воде и водноаммиачных средах" при 303 К.

! ! Водные растворы, содеркащие ИН^

Краситель ! Вода ! • (моль-л-*):__

_____I__! "З-Ю"^ ! 8-Ю"3 ! 0,1

¿полетотТк 0,77-10^ ~0,84-10^ 0,92» Ю"6 0,77.10^ Ярко-розовый 0,76.Ю"5 0.8М0"5 0,88-Ю"6 0,77-Ю"5

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о наличии взаимосвязи между растворимостью красителя в водно-солевых средах и природой, а также концентрацией электролита. Наибольшая растворимость красящих веществ в интервале температур 298-333 К достигается в присутствии неорганических солей, катионы которых оказывают значительное воздействие на структуру воды (ZnClj, HgCI|>,

fltCIf). Зависимость растворимости дисперсных красителей от концентрации электролита носит экстремальный характер: максимальная растворимость достигается при добавлении малых количеств неорганической соли (0,01 f 0,С5 моль-л-1). Данный эффект обуслозлен изменением свойств растворителя и дальнодействующим электростатическим взаимодействием между молекулами полярного неэлектролита, обладающими заметным дипольным моментом, и катионом соли. При высоких температурах (333 - 388 К) экстремальный характер растворимости наблюдается и в присутствии хлорида аммония в интервале концентраций соли 0,01 + 0,05 моль-л" ^(рис. I).

Сильное влияние на растворимость дисперсных краен гелей в воде оказывает совместнее присутствие небольших добавок NHj и NH4CI. (рис. I, кривая 4). Причиной резкого увеличения растворимости дисперсных красителей является усиление влияния как структурного фактора, так и онтальпийного на . роцесс перехода красящего вещества з раствор. Данное зиклгсчение вытекает иэ анализа тепловых эффектов растворения красителей в воде, воднеаумиачной и еодно-ам.чиачно-солевой средах.

5.3. Ассоциация дисперсных красителей в растворе.

Спектрофотометрическим методом исследовано состояние дисперсных красителей в воде, а таете в воде с добавка/и неорганических солей, аммиака.

Установлено, что склонность к ассоциации дисперсных красителей в воде зависит от их молекулярного строения. Наблюдается стабильность моноколекулярной формы фиолетового К в водлой и воднэ-солевых средах. Иначе реагируют на введение электролитов в их водный раствор ярко-розовый и красный 2С, Добавки н водные растворы дисперсных антрахиноновых красителей хлоридов Zn , М^ и /It вызывают разрушение ранее существовавших в водных растворах ассоциатов красящих веществ. В водно-солевых системах наблюдается специфика а проявлении взаимодействий электролит - неэлектролит: чем больше дипольный момент молекулы красителя, тем эффективнее ее взаимодействие с катионом соли. i

Следует отметить, что изменение степени ассоциации ярко-розо-" бого и красного 2С в ьоде достигается при тех концентрациях добавляемых солей, которые вызывают заметное увеличение растворимости красящих веществ.

Насыщение воды аммиаком подавляет ассоциативные процессы, но не приводит к их исчезновению. Введение неорганических солей М|С12, ВаС1;> в водноаммиачный раствор дисперсных красителей вызывает разрушение ассоциатов последних и стабилизацию в растворе их мономолекулярной формы.

5.4. Взаимосвязь между состоянием в растворе дисперсных красителей и сорбцией их полиэфирным волокном. Разработка высокоэффективного непрерырного способа крушения полиэфирных материалов.

Установленный факт резкого увеличения растворимости дисперсных красителей в 25 %-ом водном аммиаке и выявленная возможность управления процессами сольватации и ассоциации красящих веществ в их воднэаммиачнкх растворах послужили основанием для использования последних при разработке интенсифицированных технологий крашения полиэфирных текстильных материалов.

Показано, что содержание и степень фиксации дисперсных краси-' телей в полиэфирном материале при крашении его непрерывным термофиксационным способом зависят от природы и концентрации введенных в пропиточный состав на основе водноамииачного растворителе добавок неорганических солей. Наибольший эффект обеспечивает применение хлорида магния в количестве 0,25 * I г/л. Содержание и степень фиксации красителя в волокне в этом случае увеличивается, соответственно, в 1,6 - 1,9 раза и на 17 - 19 % относительно традиционного способа кршения. Среди исследуемых солей хлорид магния оказывает самое сильное влияние на протекание процесса фиксации красителя. Хлорид магния, наносимый вместе с красителем на волокно, остается на его поверхности после сушки в виде кристаллогидрата Н^О). В момент фиксации красителя кристаллизационная вода способствует, на наш взгляд, повшению эффективности термической пластификации волокна, облегчая тем евмым диффузию красящего вещества вглубь полиэфира.

Результаты исследования использованы при создании непрерывного способа крашения полиэфирных тканей. Разработанный способ реализуется следующим образом.. Полиэфирная ткань пропитывается при 15 - 20°С составом (г/л):

дисперсный краситель - 10 ^ 20

неорганическая соль ПдС^-бНаО _ 0,5 4- I

20-25 %-ый водный аммиак - до I л.

После отжима ткань подвергают сушке при 60 - 70°С и термообработке горячим воздухом при 210 - 220°С в течение 60 - 90 е., про -мывке и сушке по регламентированным режимам.

5.5. Разработка ускоренною периодического способа крашения полиэфирных текстильных материалов.

При разработке периодического способа крашения полиэфирных текстильных материалов за основу были взяты обнаруженные эффекты растворения дисперсных красителей в системах вода-хлорид аммония и вода - хлорид аммония - амчиак. При рекомендации веществ для технологии учитывались их стоимость, экологическая безвредность, доступность.

5.5.1. Состояние дисперсных красителей в растворе и накрашиваемость полиэфирного волокна при крашении по периодическому способу.

Изучен птэоцаес кршаения полиэфирных волокон в системах вода -- хлорид аммония и вода - хлорин амминия - аммиак при 130°С. Из водноаммиачно-солевой среды, характеризующейся наиболее высокой растворяющей способностью диспет них красителей, поглощение по -следних полиэфирным волокном эффективнее, чем из сред, в которых растворимость красящих веществ значительно меньше.

Исследована кинетика поглощения дисперсных красителей полимером при различных температурах из указанных выше сред. Полученные данные свидетельствуют об увеличении скорости крашения и о сдвиге начала интенсивного окрашивания полиэфирного материала в область более низких температур под действием добавок в веду солей V. ашиака по сравнению с крашением в воде.

На основании проведенных исследований предложен новый состав для крашения полиэфирных текстильных материалов:

дисперсный краситель - 1,5 - 3 % от массы материала

хлорид аммония - 0,5 4- 2 г/л

25 %-ый водный аммиак - 0,1 4- 1,5 мл/л.

5.5.2. Влияние среды и температурно-временных параметров процесса крашения лавсана на его способность я

текстильной переработке.

Применение в крашении лолиэфира нетрадиционной срсды предопределяет необходимость оценки основных качественных хврэктерис-

тик окрашенного волокна, определяющих его способность к текстиль-" ной переработке.

Определены разрывные, фрикционные характеристики волокна, а также его электрическое сопротивление и количество олигомеров, содержащихся на его поверхности. Объектом исследования служила полиэфирная лента, окрашенная в производственных условиях традиционным и новым составом. Результаты исследования приведены в табл. 4.

Таблица 4.

Основные характеристики полиэфирного волокна, определяющие его способность к текстильной переработке.

!

¡Козффициен- '

¡Содер-

¡Относитель- | (ты танген- | »лектои- !>"ание

Техно- ¡нал разрыв- } Разрывное¡циального \ „ ¡олиго

логия Ная нагруз- 1 удлине- ¡сопротивле- ( гптчптия_(меР08

!ка\,Н/_ ! ние1 ! лЖво-!«!"°-

ния

ыН/текс I а ¡волокно/во- | в,верхнос-

{ * л окно и ( о^см' ти во" ¡волокно/ме- I м ¡ло^на,

"(талл

!

I

! 6

Необработанное . . о волокно 424 ± 42 26,3 ± 5,6 0,24 0,12 4,3-ЮУ

Ходовая технология

409 ± 58 30,9 * 7,8 0,25 0,12 3,6'Ю

0,03 0,2

Новая технология

1130°С) 400 1 54 26,1 ± 7,1 0,26 0,11 8,6'Ю11 0,09

Новая технология

Ш5°С) 403 ± 45 27,5 ± 6,0 0,25 0,12 2,0'Ю11 0,08

Из табл. 4 следует, что в результате крашения по любой из рассматриваемых технологий разрывная нагрузка волокна снижается незначительно. Окрашенное волокно, в соответствии с ГОСТ 10435-83, характеризуется высшей категорией качества. Фрикционные и

электрофизические характеристики полиэфирного волокна, окрашенного с применением нового состава не ухудшаются и не оказывают отрицательного влияния на способность лавсана к текстильной переработке. Наблюдается значительное уменьшение количества олигомеров на поверхности волокна, что благоприятно скапывается на протекании процессов его переработки.

5.5.3. Результаты производственных испытаний нового состава для крашения полиэфирных текстильных материалов периодическим способом.

Промышленная апробация предлагаемого состава проведена при крашении разнообразных полиэфирных текстильных материалов: жгута линейной плотности 0,33 текс, лавсановой ленты линейной плотности

0.33.текс и комплексной нити линейной плотности 18,8 текс.

Производственные испытания подтвердили перспективность предложенного нового подхода к интенсификации процесса крашения полиэфирных текстильных материалов, основанного на направленном изменении состояния и растворимости днсперсных красителей в водусодержа-щ,к средах. Скоростные технологии, созданные на ооновинии данного подхода, требуют меньших материальных и энергетических затрат, обеспечивают высокий уровень экологии процесса крашения и качества получаемой продукции. Экономический эффект ит использования предлагаемого состава крашения в зависимости ог вида полиэфирного текстильного материала составляет 103 т- 150 руб./ I тонну. Состав рекомендован к внедрению в промышленности.

ВЫВОДЫ.

1. Спектрофотометрическим методом изучено состояние дисперсных антрахиноноьах краситс-льй в ряде органических растворителей, воде и 25 родном аммиаке, для исследуемых растворителей рассчитаны энтальпии сольватации красителей ( Установлено, что впервые изученные водноаммиачные растворы дисперсных красителей характеризуются еысокими и близкими по значению величинами ЛН°С0Л красителей как с кислотными, так и с основными заместителями.

2. Методом изотермического насыщения определены термодинамические характеристики растнор'ния дисперсных красителей в воде и водном аммиаке. Выявлена определяющая роль энтропийного фактора в данном процессе, возрастающая при пореходз от воды к водному аммиаку .

3. Количественно охароктер! jOBO.ua растворимость дисперсных антра-хиноновых красителей в водно-солезых и водноачмиаччо-солевых сро-

дах в широких интервалах температур и концентраций добавок. Показано, что варьируя последними можно изменять вклады энергетического ( аН ) и структурного (л5рс) факторов в протекание процесса растворения и тем самым регулировать растворимость' красящих веществ е водусодержащих средах.

4. Обнаружен эффект увеличения растворимости в воде дисперсных красителей под действием хлоридов многовалентных металлов ,

< Л С . £то явление объяснено как следствие структурных изме-нен"й в воде под влиянием указанных солей.

5. Выявлено резкое увеличение растворимости дисперсных антрахино-новых крас: телей в воде при температурах 333 - 338 К под действием хлорида аммония в узком интервале концентраций последнего

(О,ОТ - 0,05 М). Эффект усиливается при введении 0,01 - 0,05 М аммиака.

6. Показано, что введение неорганических солей приводит к разру-шзни" ассоциатов ранее существовавших в растворах. Выявлена взаимосвязь мея'ду молекулярным строением дисперсных красителей и склонностью их к ассоциации в растворах.

7. Установлена взаимосвязь между растворимостью, состоянием дисперсных красителей в водноаг.миачной и водноаммиачно-солевок сре-

' дах и сорбцией красящего вещества полиэфирным волокном.

8. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден новый подход к интенсификации крашения полиэфирных текстильных материалов, заключающийся в изменении состояния и увеличении растворимости дисперсных красителей ь водной среде посредством воздействия на ее структуру неорганических солей и аммиака.

9. Созданы два высокоэффективных новых способа крашения полиэфирных текстильных материалов - непрерывный и периодический. Принципиальная новизна способов подтверждена авторским свидетельством СССР № 1460102 на изобретение и положительные решением о выдаче авторского свидетельства на изобретение по заявкам

№ 4208156/28-05, № 4391869/28-05.

10. Периодический способ крашения успешно испытан на Ивановском камвольном комбинате, Пинском прядильно-трикотатном объединении им. 60-летия Великого Октября, Светлогорском производственном объединении "Химволокно" и рекомендован к внедрению. Ожидаемый экономический эффект от внедрения периодической технологии.составляет 103 - 149,5 руб./ I тонну.

11. Доказано, что в результате крашения по предложенной периодической технологии полиэфирный волокнистый материал имеет высокое

качество, характеризуется прочными окрасками.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Прусова С.М., Калинников Ю.А., Мельникеэ В.II. Спиктрофотокетри-ческсе исследование сольватации дисперсных красителей.// Журн.

прикл. химии. - 1989. - Т.62. - 3. - С. 674 - 677.

2. ПруссваС.Н., Калинников Ю.А., Мельников Б.Н. Термодинамика растворения дисперсных антрахинонозых красителей в воде и водном аммиаке.// Изв. вузов. Химия и хим. технология. - 1990. -

Т.33. - № I. - С. 55 - 58.

3. Пруооон С.К., Пророком ПЛ., Калинников Ю.А., Садовец Н.И. Периодические крашении полиэфирного ьолокна дисперсными красителями.// Текстильная промышленность. - 1590. )? 8. - С. 62 - 64.

4. Прусова С.М., Калинников С.А. Влияние неорганических солеН на состояние д/.епереннх красителе/, в смешанном растворителе аммиак -

- вода.// Тез. докл. У Всесоюзного соеощ. по химии неведных растворов неорг. и компл. соединений. - Ростов-на-Дону, 1уо5. - о.313-

- 314.

5. Прусоаа С.М., Калинников Ю.А., "ельников Б.Н. Влияние неорганических солей на состояние дисперсных красителей в ьоде и водном аммиаке.// Тез. дскл. I Всессизной кинф. "Химия и применение неэодтя раствориь". - Иваново: НХиЧР АН СССР. 1986. - Т.З. -

С. 482.

6. Прусова С.!,!., К-шинниког Ю.А., Мельников В.Н. Исследование сольватации ноионогеннкх ксм-итон-й в неводных индивидуальных

и смешанных растворителях.// Тез. докл. Всесоюзной конф. "Кислотно-основные равновесия и сольватация о неводных средах". - Харьков, 1987. - С. 185.

7. Калиннике а Ю.А., Пруеива С.М. Неводные растворы неорганических 'солей ь крашении полиэфирных текстильных материалов.//

Тез. докл. У1 Всесоюзного совещ. по химии неводных растворов неорг. и компл. соединений. - Ростов-на-Дону, 1987. - С. 291.

8. Прусова С.М., Калинников Ю.А. Спектрсфстометрическсе исследование сольватации дисперсных красителей.// Тез. докл. 1У Все- ■

союзного совещ. "Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах". - Иваново, 1989. - Т. 3. - С. 490.

9. Прусова С.М., Калинников Ю.А. Термодинамика растворения дисперсных красителей в водно?; ел ми а:: е.// Тез. докл. П Всесоюзной конф. "Химия и применение псьодных растворов". - Харьков,

1989. - С. 127.

10. Пророкова Н.П., Прусова С.М., Калинников D.A. Новый состав для периодического крашения полиэфирного волокна дисперсными красителями.// Тез. докл. Всесоюзной научн.-техн. конф. "Нозое в технике и технологии текстильного производства"(Прогресс -90). - Иваново,

1990. - С. 174.

11. Прусова С.М., Прирокова Н.П., Калинников Ю.А. Термодинамика растворения дисперсных антрахиноновых красителей в воде и водно-солевых средах.// Тез. докл. Всесоюзной науч.-техн. конф. "Новое

в технике и технологии текстильного производстга" (Прогресс - 90). - Иваново, 1990. - С. 194-195.

12. Пророкова Н.П., Прусова С.М., Калинников Ю.А. Новый жидкофаз-ный материал для крашения лавсана.// Тез. докл. I Всесоюзной конф. "Жидкофазные материалы". - Иваново, 1990. - С. 154.

13. A.C. № I460I02 СССР, МКИ Д Об Р 3/54, 1/673. Способ крашения текстильных материалов из полиэфирных волокон/ Прусова С.М., Калинников Ю.А., Мельников Б.Н., Синицына Л.Р. - № 3770467/28 - 05. Заявл. 06.07.84, опубл. 23.02.89, Бюл. Г» 7.

14. Решение о вьщаче авторского свидетельства на изобретение по заявкам № 4208156/28 - 05, № 4391869/28 - 05 от 29.12.88. Способ крашения полиэфирных волокон/ Прусова С.М., Калинников Ю.А., Мельников Б.Н., Серебрянская А.И., Куренкова В.М.

Подписано к печати IIЛ1.90 г. Формат бумаги 60x84 1/16. Печ.л.Т. Усл.п.л. 0,93. Тираж 100 экз. Заказ 3916/р.

Типографии УУЗ Минэнерго СССР, г. Иваново, ул. Ермака, 41