автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Теоретическое обоснование и разработка процесса крашения полиэфирных текстурированных нитей в паковках

ИВАНОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

БЕЛОКУРОВ Сергей Германович

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА КРАШЕНИЯ ПОЛИЭФИРНЫХ ТЕКСТУРИРОВАННЫХ НИТЕЙ В ПАКОВКАХ

Специальность 05.19.03 — Технологии текстильных материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степенн кандидата технических наук

Иваново 1091

/

")> /

•' , ') * /

г / / /

Работа выполнена па кафедре ХТВМ Ивановского ордепг Трудового Красного Знамени хнмико-технологнчсского пи статута.

11 а у ч и ы II руководитель —•

заслуженный деятель науки и техники РСФСР, докто[ технических наук, профессор Б. Н. Мельников.

Официальные оппонент ы:

доктор технических наук, заведующий лабораторие! Э. С. Малкин,

доктор технических наук, профессор А. Н. Быков.

Ведущая организация —

Ивановский научно-исследовательски» институт хлопча тобу.мажноп промышленности.

Защита состоится 22 апреля 1991 г. в 10 часов па зассда нии специализированного совета К 063.11.02 в Ивановско.ч ордена Трудового Красного Знамени химико-технологическог. институте по адресу: 153460, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИХТИ

Автореферат разослан « <гР. » . . . 1991 г

Ученый секретарь специализированного сонета кандидат технических наук, доцент

И. Б. БЛИНИЧЕВ/

юиът:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

га ел' .4

^р^Ш^ауальность темы. Повышенные гигиенические и эксплуатационные ва текстурированных полиэфирных нитей обусловливают быстрые темпы роста их производства и потребления. В связи с этим во всём мире чётко обозначилась тенденция к переходу на ускоренные процессы обработки и крашения полиэфирных волокон. При этом проблемы качества получаемых окрасок встают особенно остро, так как повышение скорости процесса крашения вызывает опасность возникновения неравномерности окраски. Отсутствие отечественных выразнивающих агентов для крашения полиэфирных волокон, недостаточная эффективность и высокая стоимость вспомогательных продуктов зарубежного проиэводства вызывают необходимость поведения исследований, направленных на разработку процесса крашения полиэфирных текстуриро-ванных нитей с использованием специально подобранных ТВВ, обеспечивающих высокое качество крашения..

Настоящая работа посвящена изучений возможностей повышения равномерности и воспроизводимости окрасок в процессах высокотемпературного крашения полиэфирных текстурированных нитей за счёт целенаправленного изменения диффузионно-сорбционных свойств дисперсных красителей и воздействия на структуру полимера путем применения текстильных вспомогательных веществ со специальными функциями. Работа выполнена в рамках проблемы "Разработка САПР оптимальной технологии крашения текстильных материалов в циркуляционных аппаратах периодического действия" программы САПР Минвуза РОХСР на 1986-1990 гг и в соответствии с планом "!&роприятий по максимальному сокращению закупок химической продукции номенклатуры Минхкмп-рома (Согохимволокно) в капиталистических странах на 1985-1990 гг.", утверждённым Минхимнромом 11.03.84.

Дель работы состояла в изучении влияния текстильных вспомогательных веществ на протекание сорбционно-диффузионных процессов при высокотемпературном изотермическом крашении полиэфирных материалов дисперсными красителями, а также выявлении эффективных путей управления данным процессом за счёт целенаправленного воздействия на систему краситель-волокно.

Выполненная работа включает следующие этапы: - оценка сольватирущей способности ряда поверхностно-актил-ных веществ по отношению к дисперсным красителям и обоснование выбора моноэФиров олеиновой кислоты и глицерина в качестве выравнивающих агентов при высокотемпературном изотермическом крашении полиэфирных нитей;

- изучение зависимости свойств поверхностно-активных веществ от количества оксиэтильных групп в молекулах соединений;

- исследование механизма возникновения неровноты окраски при крашении паковок полиэфирных нитей в условиях высокотемпературного изотермического процесса и научное обоснование путей регулирования равномерности окрасок;

- исследование влияния интенсифккаторов на выравнивание окрасок при высокотемпературном изотермическом крашении полиэфирных материалов и изучение возможности повышения активности интенсифи-каторов путём использования их в композиции с электролитами;

- проведение производственных испытаний разработанных технологий высокотемпературного изотермического крашения полиэфирных текстурированных нитей.

Общая характеристика объектов и методов исследования, В работе использовались освобождённые от еамаеливателя текстурированная я комплексная полиэфирные нити, полиэфирная ткань и плёнка; технические и очинённые дисперсные красители; поверхностно-активные вещества (торговые продукты и специально синтезированные препараты); интенсификаторы процесса крашения; неорганические соли.

Экспериментальные исследования проводились с привлечением современных методов физико-химического анализа:

- спектрофотометрического в УФ и видимой области спектра;

- колориметрического;

- термомеханического;

- инструментальных методов определения колористических показателей окраски.

Показатели устойчивости окрасок к физико-механическим воздействиям оценивались по методикам, предусмотренным государственными стандартами.

При исследовании процесса обр&эовакия неравномерности окрасок на текстильном материале применялся метод математического моделирования. Расчеты выполнялись на персональном компьютере IBM PC/XT.

Научная новизна. Впервые установлено влияние степени оксиал-килирования ПАВ на основе моноэфиров олеиновой кислоты и глицерина на процессы мицеллообравования. солюбилизацию дисперсных красителей. сопбционно-диффузионные процессы в системе вода-краситель-полиэФирное волокно;

- установлена количественная взаимосвязь между диффузионно- с. орбционными свойствами красильной системы и равномерностью ок-Ри.-ок наковок полиэфирных нитей в условиях изотермического высоко-

температурного шюцеоой. определена область оптимальных значений коэффициентов диффузии и "коэффициентов рвспределения дисперсных красителей для равномерного крашения паковок полиэфирных нитей:

- показана ^Фиктивность применения в качестве выравнивающих агентов при крашении полиэфирных нитей в паковках моноэФиров олеиновой кислоты и глицерина, молекулы которых содержат 15 оксиэтиль-ных или 12 оксиятильннх И 3 оксипропильные группы;

- обнаружен эффект увеличения пластифицирующей способности интенсификатора, используемого при крашении, эа счёт введения электролита; показано, что использование композиции интенсиФика-тор-электролит позволяет повысить равномерность получаемых окрасок на полиэфирном материале.

Практическая значимость. Разработаны технологии высокотемпературного изотермического крашения полиэфирных тек'стурированных нитей в паковках, обеспечивающие получение равномерных окрасок и основанные на использовании в качестве выравнивающих агентов окси-алкилированных моноэФиров олеиновой кислоты и глицерина, а тагане композиций интенсиФикатор-электролит (Naa304, KCl). Принципиальная новизна технологии и составов для крашения с использованием предложенных выравнивателей подтверждена положительным решением о выдаче авторских свидетельств по заявкам N 4709309/05/6943 от 19.04.90 и N 4794843/05/023257 от 27.11.90. Разработанные технологии крашения, позволяющие повысить равномерность полученных окрасок. успешно испытаны на Светлогорском ПО "Химволокно". Выданы рекомендации на промышленное освоение и выпуск нового выравнивателя на основе оксиэтилированных моноэФиров олеиновой кислоты и глицерина под названием "Яиопаяь СМЕ".

Ожидаемый экономический эФ1ект от замены импортных препаратов, применяемых в ходовой рецептуре, на новые текстильные вспомогательные вещества, рекомендованные в работе, составляет 2076 тыо. руб. в год.

Рекомендован ассортимент отечественных дисперсных красителей для изотермического высокотемпературного крашения полиэфирных тек-зтурированных нитей в паковках. Фактический годовой эффект от внедрения рекомендаций на Светлогорском ПО "Химволокно" взамен Сазоновых красителей Фирмы "Hoechst" С ФРГ) составил 981769 руб.

Автор защищает;

- установленные особенности влияния степени оксиалкилирования TAB на коллоидные свойства и сорбциоино-диффузионные процессы в )истеме вода-краситель-волокно;

- теоретическое и экспериментальное обоснование эффективности использования моноэфиров олеиновой кислоты и глицерина, молекулы которых содержат 16 оксиэтильных или 12 оксиэтильных и 3 оксипро-пильные группы, для выравнивания окраски в условиях изотермического высокотемпературного процесса крашения паковок полиэфирной тек-стурированной нити;

- способ прогнозирования и регулирования равномерности окраски паковок при высокотемпературном крашении полиэфирных текстури-рованных нитей, основанный на математическом моделировании процесса с учетом физико-химических свойств красителей и текстильного материала, а также интенсивности циркуляции раствора, структуры паковки и модуля ванны;

- обнаруженный факт увеличения пластифицирующей способности по отношению к полиэфирному волокну, а также установленную эффективность выравнивающего действия композиции интенсификатор-элект-ролит при изотермическом высокотемпературном крашении полиэфирных нитей;

- технологии изотермического высокотемпературного крашения полиэфирных текстурированных нитей с использованием разработанных новых выравнивающих агентов на основе оксиалкилированных моноэфи-ров олеиновой кислоты и глицерина и композиций интенсифика-тор-электролит.

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены, обсуадены и получили положительную оценку;

- на Всесоюзной научно-технической конференции "Теория и практика отделки текстильных материалов", 19Э6г. (Москва);

- на И областной конференции молодых учёных, 1986г. (Иваново) ;

- на Всесоюзной конференции молодых ученых, 1987г. (Иваново);

- на Всесоюзном совещании "Применение ПАВ и отделочных препаратов в текстильной химии", 1937г. (Ереван);

- ьа Ш областной конференции молодых ученых и специалистов, 1983г. (Иваново);

- на Всесоюзной научно-технической конференции "Эффективное использование химических волокон и нитей для расширения ассортимента и улучшения качества тканей", 1988г. (Москва);

- на симпозиуме молодых ученых "Химия и физика процессов ко-лорировнния и эксплуатации текстильных материалов", 1986г. (Москва) ;

- на Всесоюзной научно-техьической конференции "Прогресс -

90", 1990г. (Иваново);

- на I Всесоюзной конференции "ЛЫдкофаэные материалы", 1990г. (Иваново);

- на Всесоюзном совещании "Состояние и перспективы развития производства и потребления ПАВ в СССР и за рубежом", 1990г. (Белгород) ;

-. на научно-технических конференциях преподавателей и сотрудников ИХТИ, 1986, 1989гг.

Содержание представленных докладов отражено в тезисе.х вышеперечисленных конференций.

Структура и объём диссертационной работы. Диссертационная ра- -бота содержит: введение, литературный обзор, главу с описанием целей и эадач работы, методическую и экспериментальную части с обсуждением результатов, выводы, список использованной литературы (184 наименования), приложения. Основная часть диссертации изложена на 172 страницах, включает 27 рисунков и 21 таблицу.

Во введении обоснованы актуальность работы, её научная новизна и практическая значимость.

В литературном обзоре рассмотрены современные научные представления об особенностях строения и свойств полиэфирных волокнистых материалов. Детально проанализированы литературные данные, касающиеся диффузионных и сорбционных явлений в процессах крашения полиэтилентерефталата. Обобщены данные работ, касающиеся перспективных направлений интенсификации процессов периодического крашения полиэфирных нитей в паковках. Дан критический обзор современных методов оптимизации процесса крашения.

В методической части приведена характеристика объектов и методов исследования.

Экспериментальная часть и обсуждение результатов состоит из трёх разделов.

1. Разработка технологии высокотемпературного изотермического крашения полиэфирных нитей, основанной на использовании новых вырывнивающих агентов.

1.1. Обоснование выбора ПАВ в качестве выравнивателей окраски при высокотемпературном изотермическом крашении полиэфирных нитей.

При разработке критериев отбора поверхностно-активных веществ, способствующих получению равномерных окрасок при изотермическом высокотемпературном циркуляционном крашении паковок полиэ-

фирных нитей, был рассмотрен ряд неионогенных препаратов отечественного и зарубежного производства, а также специально синтезированные в ШОПиК продукты на основе оксиалкилированных моноэфиров олеиновой кислоты и глицерина. Химический состав последних приведён в табл. 1.

Таблица 1. Химический состав соединенй

общей формулы сн2оос - (СН2)?СН - СН(СН2)7СН3 I

сн - он

СН20( СН?СН20) ,.( СН2СН0СН3) |Мн

Наименование

Препарат

На основании данных спектро-фотометрического анализа оценена соль ват ируицая способность исследуемых препаратов по отношению к дисперсным красителям. Сопоставление спектров поглощения растворов красителей в присутствии различных ТВВ, а такие значений энергии дополнительной сольватации красителей водными растворами ПАВ показало, что высокой активностью в этом отношении обладают новые синтезированные препараты 1.1-2. Б. С учётом данного факта, а также высокой степени чистоты препаратов и имеющихся сведений об их химической структуре ати продукты были выбраны для решения поставленных в настоящей работе задач.

1. 2. Изучение зависимости свойств ПАВ от их химического

строения.

Исследовано влияние степени оксиэтилирования и концентрации моноэфиров олеиновой кислоты и глицерина (препаратов 1.1-1.4) на свойства красильной системы.

Установлено, что увеличение числа оксиэтильных групп в молекуле соединения с 13 до 16 приводит к уменьшению значений критической концентрации мицеллообразования с 1.84 до 1.31 г/л.

Выявлено, что растворимость дисперсного . красителя в водных растворах препаратов плавно увеличивается с ростом концентрации ПАВ в диапазоне от 0 до ККМ, а затем резко возрастает при дальнейшем увеличении количества препарата ь растворе. Показано, что уве-.чич-ннг длины оксиутилвной цепочки в молекуле соединения приводит

п ш

1.1 13 -

1.2 14 -

1. 3 1Б -

1. 4 16 -

2.1 8 6

2.2 12 3

2.3 13 2

2.4 14 2

2. Б 13 3

к возрастанию растворимости красящего вещества (рис. 1), что свидетельствует об увеличении солюбилизируичей способности ПАВ по отношению к дисперсному красителю. Это объясняется, по-видимому, возрастанием внешнего объема мицелл, способных растворять краситель.

14 13 16 Степень оксиэтилиробамия

Рис. 1. Зависимость растворимости очищенного красителя дисперсного синего полиэфирного в воде при температуре 953С от степени оксиэти-лирования ПАВ (1г/л).

Повышение температуры раствора в свою очередь также приводит к увеличению солюбилизационной емкости мицелл ва счет дегидратации оксизтильньпс цепочек в молекулах ПАВ. Так, увеличение температуры растворов в присутствии исследуемых препаратов с 25 до 80вС приводит к повышению растворимости красителя в 7-10 раз.

Установлено, что при периодическом крашении увеличение концентрации препаратов за пределы значений ККМ приводит к резкому снижению накрашиваемости полиэфирного материала, что обусловлено возрастанием солюбилизации красителя и, как следствие этого, уменьшением сродства красителя к полимеру.

1.3. Использование метода математического моделирования для изучения возможности получения равномерных окрасок при помощи целенаправленного изменения диффузионно-сорбционных свойств красильной системы.

Изучение механизма образования неровноты окраски паковок полиэфирных нитей при высокотемпературном изотермическом крашении проводилось при помощи разработанной на кафедре ХГВМ ИХТИ математической модели, предусматривающей использование моментов сорбцион-ных кинетических кривых. Описание процесса осуществлялось с учётом одновременно протекающих диффузии красителя внутри волокна, конвективной диффузии из объёма раствора к поверхности волокна, а также истощения раствора в направлении движения жидкости в слое

волокнистого материала.

Критерием неравномерности окраски паковки служила величина ьМ/М, представляющая собой отношение разности моментов в центральных и переферийных слоях паковки (д М) к среднему по объёму паковки моменту (В). При этом использовались следующие формулы:

йМ - С Г(1УХЛ + 1)1/3- 1] + -

* 0 . q 1 - (1 + 1/AV)

е - лт^т с( h 4- + + < Ч^-т? чг£п > »

Здесь:

3 ( L/X,. + 1)7/3- 1 U П^ 1/3 L

g---О--) ; II- q(l -£)L(i + —) ;

7 L/X0( 1-L/2Х0) R ° 2X0

Г - коэффициент распределения красителя; коэффициент массоот-дачи от раствора к поверхности волокна; L - толщина слоя паковки; Хо- внутренний радиус паковки; q - удельный расход жидкости на единицу объёма текстильного материала; С - пористость паковки; Av - объёмный модуль ванны; ге- коэффициент, определяемый структурой и плотностью упаковки волокон в слое текстильного материала; U0 - скорость движения жидкости во внутреннем слое паковки; Ds , D - коэффициент диффузии красителя в растворе и волокне; R - радиус волокна.

На основании анализа приведённых фзрмул показано, что эффективным способом регулирования равномерности крашения является целенаправленное воздействие на сорбционно-диффузионные параметры красильной системы, выражающиеся коэффициентами Г и D. Такого рода воздействие осуществлялось за счет введения в красильную ванну не-ионогенных ПАВ - оксиалкилированных моноэфиров олеиновой кислоты и глицерина.

На основании экспериментально определённых величин коэффициентов диффузии и коэффициентов распределения дисперсного синего полиэфирного в присутствии 4-х препаратов с различной степеньк оксиэтилированнн рассчитаны соответствующие параметры относительной неравномерности окраски л М/М. При этом учитывались технические и технологические характеристики оборудования для изотермического крашения полиэфирных нитей, установленного на Светлогорском ПС "Химволокно". Сопоставление теоретически рассчитанной и реально{

- а -

величины неравномерности окраски при крашении в присутствии указанных ПАВ показало, что данные параметры хорошо коррелируют друг с другом (рис. 2). Это свидетельствует о применимости математической модели в целях разработки и совершенствования' технологии изотермического крашения полиэфирных текстурированных нитей.

Из представленных на рис. 2 данных следует, что максимально допустимому знамени» коэффициента неровноты, равному 4%, соответствует величина йМ/М-0,17. С учётом данного Секта и результатов расчёта по модели оценено влияние степени оксиэтилирования и концентрации выравнивающего агента на результаты крашения паковок полиэфирных нитей. Установлено, что использование препарата 1.3, в составе молекулы которого имеется 15 оксиэтильных групп, при концентрации 0,8-1,5 г/л позволяет получать равномерные окраски паковок полиэфирной нити, не вызывая при этом визуально ощутимого сни-яения накрашиваемости текстильного материала.

В соответствии с результатами проведенных исследований определена область оптимальных значений коэффициентов диффузии и коэффициентов распределения дисперсных красителей, при которых достигаются требуемые равномерность и интенсивность окраски. При этом верхним ограничивающим пределом значений относительной неравномерности окраски служила величина »М/М-0,17. Выбор второго ограничивающего предела обусловлен временем крашения, в течение которого проявляется действие выравнивающего агента. Показано, что в соответствии с реальными условиями проведения процесса такой временной характеристикой является величина М-195,7с. Третьим ограничивающим условием служила величина Г-38,5. Выбор данного значения обусловлен тем, что при меньших значениях коэффициента распределения наблюдается визуально ощутимое осветление окрасок.

Графическое решение уравнений для расчета &М/М и М при уч»?те

Рис. 2. Связь мевду параметром дМ/М и коэффициентом неровноты К.

1 - без добавок

2 - препарат 1.1

3 - препарат 1.2

4 - препарат 1.3

5 - препарат 1.4.

0.12

2 4 6 Я 10

Коэффициент неробноты К, Ус

Рис.3. Диаграмма прогнозирования результатов крашения полиэфирных нитей в зависимости от применяемых ПАВ.

1 - без добавок; 2 - препарат 1.1; 3 - препарат 1. 2; 4 - препарат 1.3; Б

- препарат 1.4; б - препарат 2.1; 7 - препарат 2.2; 8 - препарат 2. 4; 9

- препарат 2.5; 10

и о „ ,„и „1/ прокеанол ЦЛ-3.

Коэ(р}шциецт йшррузш ТНО ,м/с

Диаграмма позволяет судить об эффективности выравниваниях агентов в зависимости от их способности воздействовать на диффузи-онно-сорбционные параметры красильной системы. Препараты, использование которых даёт возможность получить оптимальное соотношение коэффициентов 0 и Г, представленны на рис.3 в заштрихованной области. Эти препараты и являются наиболее предпочтительными в процессах изотермического высокотемпературного крашения полиэфирных нитей в паковках.

Как видно из рисунка, такими выравнивателями могут служить новые препараты 1.3 и 2,2, а также торговый продукт проксанол ЦЛ-3.

1. 4. Использование ПАВ при крашении смесями дисперсных красителей.

Проведена оценка влияния оксиалкилированных моноэфиров олеиновой кислоты и глицерина на разнооттекочность окраски полиэфирных материалов при крашении смесями дисперсных красителей. На основании экспериментальных данных по кинетике высокотемпературного изотермического крашения рассчитаны интегральные относительные скорости крашения для индивидуальных красителей, входящих в смесовой рецепт. Показано, что для ряда исследуемых ПАВ наименьшее различие в скоростях крашения наблюдается при использовании препаратов 1.3 и 2. 2.

Проведен анализ цветовых различий образцов, окрашенных емеськ дисперсных красителей в наиболее сложный по воспроизведению серы? цт^т в присутствии различных выравнивающих агентое. Установлено,

ограничений представлено на рис.3.

что использование препаратов 1.3 и 2.2 позволяет уменьшить разно-оттеночность окраски по сравнению с производственной рецептурой крашения, предусматривающей применение зарубежного препарата зга-наль СМЕ.

Таким образом, в результате комплекса исследований предложены наиболее эффективные выравниватели - препараты 1.3 и 2.2. Оригинальность разработанной технологии высокотемпературного изотермического крашения паковок полиэфирных текстурированных нитей о использованием новых выравнивающих агентов подтверждена положительным решением ВНИИГПЭ по заявке N 4709309/05/69483 от 19.04.90г.

1.5. Изучение влияния рН красильной ванны на результаты крашения полиэфирной нити.

С целью определения оптимального значения рН красильной ванны при использовании рекомендуемых выравнивателей проведен анализ цветовых характеристик полиэфирного волокна, окрашенного смесями дисперсных красителей. Показано, что наименьшие различия в характеристиках цвета (светлоте, цветовому тону, насыщенности и общему цветовому различию) наблюдаются для окрасок, полученных в диапазоне рН 4-6.

Проведена оценка стабильности рН красильной ванны в процессе высокотемпературной обработки. Установлено, что использование уксусной кислоты не обеспечивает устойчивого поддержания оптимального значения рН. Показано, что увеличению стабильности рН способствует добавление в красильную ванну полимерных фосфатов. Обоснована целесообразность применения гексаметафосфата натрия в качестве буферной добавки к уксусной кислоте для поддержания оптимального значения рН.

2. Использование интенсификаторов как фактор управления процессом крашения с целью повышения равномерности окрасок полиэфирных нитей.

Одним из затруднений, связанных с крашением текстурированных полиэфирных нитей, является неравномерность крашения, вызванная неоднородностью надмолекулярной структуры полимера. В этом случае выравниванию окраски способствуют добавки в красильную ванну ин-тенсификаторов.

2.1. Изучение влияния интенсификатороз на результаты крашения полиэфирных нитей.

Исследование выравнивающего действия интенсификнтороа проводилось по методикам, позволяющим оценивать эффект миграции дисперсных красителей в присутствии выбранных препаратов. На рис.4 пред-

ставлена диаграмма, иллюстрирующая способность различных интенсификаторов ускорять миграцию дисперсных красителей с окрашенного образца полиэфирной ткани на неокрашенный в условиях высокотемпературной (135°С) обработки.

о/ £

Рис.4. Влияние интенсификато-ров на миграцию красителей: а - дисперсного синего

полиэфирного; б - дисперсного алого полиэфирного.

Как видно из представленных данных, наиболее эффективно миграция дисперсных красителей протекает в присутствии бутил- и амил-бензоата. Из трёх фирменных интенсификаторов наилучшим выравнивающим действием обладает ремол ХТ.

Показано, что использование интенсификаторов наряду с выравниванием окрасок способствует повышенному выделению олигомеров на поверхность полиэфирных нитей, что может вызвать трудности в их дальнейшей переработке. В связи с этим определены максимальные концентрации интенсификаторов, при которых количество поверхностных олигомеров не превышает допустимую норму (0,15-0,20%). Так, концентрация бутилбензоата и сполапрена Икс не доляна превышать 0,5-0,75г/л, а для ремола ХТ и карриера 2872 - 1г/л.

2.2. Применение электролитов для активации интенсификатора в условиях изотермического крашения полиэфирной нити.

Изучена возможность увеличения пластифицирующей способности интенсификатора на основе дифенила (ремола ХГ) по отношению к полиэфирному волокну за счёт добавок неорганических солей. На основании данных термомеханического анализа установлено, что эффективность пластифицирующего действия композиции интенсификатор - электролит зависит от концентрационного соотношения компонентов системы и природы используемого электролита. НаьЗолее сильное активирующее воздействие на интенсификатор из исследуемых электролитов оказывает добавки КС1 и Наг50^.

Приведенные на рис.5 зависимости, характеризующие влияние добавок хлорида калия на пластифицирующую способность воды (кривая

1) и водного раствора (1 г/л) ремола ХТ (кривая 2), позволяют сделать вывод о неаддитивном влиянии добавок электролита на эффект пластификации интенсификатора по отношению к полиэфирному волокну.

V® _

На основании данных УФ-спектроскории показано, что экстремальный характер кривой 2 связан с уменьшением ассоциации молекул дифзнила при увеличении концентрации KCl от 0 до 1 г/л. Снижение активности ремола ХТ при дальнейшем увеличении концентрации соли обусловлено коагулирующим воздействием электролита на эмульсию интенсификатора.

Таким образом, введение электролита (KCl, NajSO,,) в красильную ванну в количестве до 1 г/л будет способствовать активации интенсификатора, повышая его эффективность в процессе миграции дисперсных красителей, тем самым улучшая равномерность получаемых окрасок. На основании полупроизьодственных испытаний показано, что использование композиций ремол ХТ - KCl (Ma8S0^) при соотношении компонентов 1:1 и общей концентрации 1 г/л позволяет исключить из ходовой рецептуры крашения выравниватель и вдвое сократить расход интенсификатора. Принципиальная новизна разработанной технологии высокотемпературного изотермического крашения полиэфирных тексту-рированных нитей подтверждена положительным решением БНЙИГПЭ по заявке N 4794343/05/023257 от 27.11.90.

3. Производственные испытания разработанных технологий высокотемпературного изотермического крашения полиэфирных текстурированных нитей дисперсными красителями.

3. 1. Выбор ассортимента дисперсных красителей.

Совместно с НИОПиК и БНИИСВ осуществлён выбор ассортимента дисперсных красителей, пригодных для высокотемпературного изотермического крашения полиэфирных нитей в паковках. При этом основны-

Рис. 5. Зависимость величины усадки комплексной полиэфирной нити от концентрации KCl в воде и растворе ремола ХТ.

0.5 1.0 1.3 2.0 2.5

Концентрация KCt,%

1 - вода; 2 - раствор ремола ХТ (1 г/л).

ми характеристиками красителей служили равномерность получаемых окрасок и их устойчивость к физико-химическим воздействиям (прежде всего к сублимации). В результате исследований к промышленному использованию рекомендовано 14 дисперсных полиэфирных красителей следующих марок: желтый 63, жёлтый 43, жёлтый, оранжевый Ж, оранжевый 2К, рубиновый, розовый ЕС, красный 2С, синий 2, синий 3, тёмно-синий 3, тёмно-коричневый 2Ж, жёлто-коричневый 2Ж, чёрный 2К.

Выбранные красители успешно внедрены на Светлогорском ПО "Химволокно". Фактический годовой э#ект от их использования взамен импортных самароновых красителей составил 981763 рублей.

3.2. Производственные испытания новых выравнивающих агентов.

Проведены промышленные испытания разработанной технологии высокотемпературного изотермического крашения полиэфирных нитей с использованием новых выравнивающих агентов на основе моноэфиров олеиновой кислоты и глицерина. Было испытано 4 продукта (препараты 1.3; 2.1; 2.2 и 2.3). Концентрация выравниваниях агентов составляла 0,85 г/л. Всего было окрашено 22 тонны нити в различные цвета. Анализ технических результатов крашения показал, что наиболее эффективными выравнивателями являются продукты, оксиалкильная цепочка которых содержит 16 оксиэтильных или 12 оксиэтильных и 3 окси-пропильные группы (препараты 1.3 и 2.2), что полностью подтверждает результаты предварительных исследований. Их использование позволило значительно уменьшить выход брака и продукции II сорта по сравнению с принятой на производстве технологией. На основании проведённых исследований и результатов производственной проверки МНП0 НИОПиК разработаны технические условия на текстильное вспомогательное вещество "Ниопаль СМЕ", изготавливаемое на базе предложенных выравнивающих агентов.

3. 3. Производственные испытания рецептуры для высокотемпературного изотермического крашения полиэфирных нитей с использованием композиций интенсификатор - электролит.

С целью сокращения расхода текстильных вспомогательных веществ и повышения качества выпускаемой продукции проведена промышленная апробация рецептур для крашения полиэфирных текстурирован-ных нитей с использованием композиций интеьоификатор - электролит (ремол ХГ - KCl, Na2S0/,). Электролит вводился в ванну одновременно с красителем в количестве 0,5 г/л с последующей дозировкой ремола ХГ (0,5 г/л). При этом из ходовой рецептуры исключался выравниватель и вдвое сокращался расход ремола ХГ. Общий объём окрашенной

нити составил 4,4 т. Производственная проверка показала, что крушение по новой технологии позволяет в 1,4-1,6 раза уменьшить выпуск нестандартной продукции.

Разработанные технологии позволяют сократить использование импортных текстильных вспомогательных веществ, применяемых при еы-зокотемпературном изотермическом крашении полиэфирных нитей. Ожидаемый экономический эффект от полной замены импортных продуктов 1а новые препараты, рекомендованные в работе, составит 5076 тыс. зуб. в год.

ВЫВОДЫ

1. На основании спектрофотометричееких исследований оценена соль-затирующая способность ряда неионогенных ПАВ по отношению к дис-герсным красителям. Обоснована целесообразность выбора оксиалкили-ювзнных моноэфиров олемовой кислоты и глицерина для изучения )лияния ПАВ на свойства красильной системы и использования данных Фодуктов в качестве выравнивателей при высокотемпературном кэо->ермическом крашении полиэфирных нитей.

2. Изучено влияние длины океиэтильной цепочки в молекулах моноэ-)иров олеиновой кислоты и глицерина на свойства красильной систем. Показано, что увеличение степени оксиэтилирования ПАВ с 13 до 6 приводит к уменьшению значений критической концентрации мицел-юобразования с 1.84 до 1.31 г/л. Установлено, что увеличение концентрации препаратов в красильной ьанке выше ККМ приводит к сниже-ню выхода красителя нь волокно при периодическом крашении.

3. На основ«кии метода математического моделирования кинетики роцесса высокотемпературного изотермического крашения

яковок полиэфирных* текстурированных нитей разработан способ прог-озирования и регулирования равномерности окрасок с учётом диффу-ионно-сорбционных параметров красильной системы. Найдена область птимальных значений коэффициентов диффузии и коэффициентов расп-еделения дисперсного красителя, при которых достигается требуемая авномеряость окрасок. Установлено, что необходимые диффуэион-о-сорбционные параметры красильной системы могут быть достигнуты утём использования моноэфиров олеиновой кислоты и глицерина, мо-гкулы которых содержат 15 оксиэтильных или 12 оксиэтильных и 3 жипропильные группы.

i. Выявлено, что моноэфиры олеиновой кислоты и глицерина, оксиал-альная цепочка которых включает 15 оксиэтильных или 12 оксиэтиль-¿х и 3 оксипропилькые группы, обладает высоким эффектом синхрони-чции скоростей выбирания дисперсных красителей и могут испольэо-

ваться при крашении полиэфирных нитей в сложные тона смесями дисперсных красителей. Принципиальная новизна технологии крашения с применением данных препаратов в качестве выравнивателей подтверждена положительным решением о выдаче авторского свидетельства по заявке N 4709309/05/69483 от 19.04.90г.

5. Разработана и испытана в производственных условиях технология изотермического, высокотемпературного крашения полиэфирных тексту-рированных нитей в паковках с использованием новых выравнивающих агентов - оксиалкилированных моноэфиров олеиновой кислоты и глицерина, позволяющая значительно повысить качество полученных окрасок при одновременном уменьшении концентрации выравнивателя на 15Z по сравнению с ходовой рецептурой. На основании проведённых исследований и результатов производственной проверки ШЛО НИОПиК разработаны технические условия на текстильное вспомогательное вещество "Ниопаль СМЕ", представляющее собой продукт, изготавливаемый на базе предложенных выравнивающих агентов.

6. Оценено выравнивающее действие интенсификаторов в условиях изотермического высокотемпературного процесса крашения. Показано, что концентрация исследованных интенсификаторов в красильной ванне не должна превышать О. 75 - 1 г/л. Более высокие концентрации препаратов приводят к повышенному выделению олигомеров, вызывающих трудности в дальнейшей переработке полиэфирной нити.

7. Предложены композиции интенсификатора на основе дифенила (ре-мол ХГ) и электролитов (KCl, Маг50«), позволяющие повысить равномерность окрасок при высокотемпературном изотермическом крашении полиэфирных текстурированных нитей. Разработанная технология крашения с использованием предлагаемых композиций успешно испытана на Светлогорском ПО "Химеолокно". Производственная проверка показала, что крашение полиэфирных нигей по новой технологии позволяет в 1,4 - 1,6 раза уменьшить количество брака при одновременном исключении из ходовой рецептуры выравнивателя и сокращении расхода интенсификатора на 50Х. На состав для крашения полиэфирных текстурированных нитей в паковках с использованием композиций ремол ХТ -хлорид калия получено положительное решение ВЮМГПЭ о выдаче авторского свидетельства по заявке N 4794843/05/023257 от 27.11.90г.

■3. Ожидаемый экономический эффект от вамены импортных препаратов, применяемых в ходовой рецептуре, на новые текстильные вспомогательные вещества, рекомендованные в работе, составляет 2076 тыс. руб. в год.

9. Рекомендован ассортимент отечественных дисперсных красителей

для изотермического высокотемпературного процесса крашения полиэфирных текстурированных нитей в паковках. Фактический годовой эффект от внедрения красителей на Светлогорском ПО "Химволокно" составил 981769 руб.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих публикациях.

1. Белокуров С. Г., Шкробышева В. И., Кайсин Ю. А. Совершенствование процесса крашения полиэфирных текстурированных нитей с целью повышения их эксплуатационных свойств// Повышение эффективности технологических процессов и соверигенствовавние оборудования в текстильной промышленности. -Л.; 1988. -С. 41-45.

2. Влияние текстильных вспомогательных веществ на состояние дисперсных красителей в водных средах / Белокуров С. Г. , Шкробышева В. И., Мельников Б. Н., Чемерикина О. А. // Изв. вузов. Химия и химическая технология. -1983. -Т. 31, вып. 11. -С. 97-101.

3. Белокуров С. Г. , Шкробышева В. И. , Мельников Б. Н. Эффективность ТВВ в процессах высокотемпературного крашения полиэфирных текстурированных нитей// Перспективы развития химии и технологии крашения и синтеза красителей. -Иваново, 1989. -С. 36-59.

4. Новый подход к целенаправленному регулированию равномерности крашения полиэфирных нитей/ Белокуров С. Г. , Телегин Ф. Ю. , Шкробышева В. И.', Потапенко С. Г.// Изв. вузов. Технология текстил. пром-сти. -1990. -Н5. -С. 65-69.

Б. Разработка технологии скоростного крашения в паковках полиэфирных текетуриропанных нитей/ Белокуров с. г., Шкробышева В. И. . Кайсин Ю. А. , Мельников Б. Н. // Теория и практика отделки текстильных материалов; Тез. докл. Всесоюзн. науч. -техн. конф. -М.; 1985. -С. 82.

6. Белокуров 0. Г. Разработка рецептуры скоростного крашения полиэфирных текстурированных нитей на базе ТВВ отечественного производства и производства стран СЭВ// Тез. докл. Областной конФ. молодых ученых по общественно-политическим и науч. -техн. проблемам. Иваново. 1986. -Ч. 2. -С. 99.

7. Белокуров С. Г. Интенсификация высокотемпературного способа крашения полиэфирных материалов на основе композиций ТВВ// Технический прогресс в развитии ассортимента и качества изделий лёгкой промышленности: Тез. докл. Всесоюзн. науч. -техн. конф. молодых учёных. -Иваново, 1937. -С. 91.

8. Белокуров С. Г. , Сырбу А. А. Влияние иктенсификаторов на ровноту окраски и скорость процесса высокотемпературного крашения

полиэфирных материалов// III Областная конф. молодых учёных и специалистов: Тез. докл. -Иваново. 1983. -С.31.

9. Белокуров С. Г. , Шкробышева В. И. , Мельников Б. Н. Совершенствование высокотемпературного крашения полиэфирных текстурирован-ных нитей на основе красителей и ТБВ отечественного производства// Всесоюзн. науч. -техн. конф. "ЭФ^ктивноеть использования химических волокон и нитей для расширения ассортимента и улучшения качества тканей: Тез. докл. -М. . 1983. -С. 137-133.

10. Белокуров С. Г., Шкробышева В. И. , Мельников Б. Н. Разработка технологии скоростного крашения полиэфирных т^кстурированных нитей// Науч. -практ. конф. преподавателей и сотрудников ИХТИ: Тез. докл. -Иваново, 1989. -С. 55-56.

11. Белокуров С. Г., Шкробышева В. И., Телегин Ф. Ю. Регулирование процесса крашения полиэфирных нитей с целью повышения равномерности их окрасок// Всесоюзн. науч. -техн. конф. "Новое в технике и технологии текстильного производства. (Прогресс - 90)": Тез. докл. -Иваново. 1990. -С. 206-"07.

12. Совершенствование рецептуры для периодического крашения полиэфирных нитей дисперсными красителями/ Баранов А. В. , Белокуров С. Г. . Шкробышева В. й. , Морыгаиов А. П. // I Всесоюзн. конф. "Жидко-фаэные материалы": Тез. докл. -Иваново. 1990. -С. 194.

13. Синтез и свойства оксиалкилированных производных сложных эфиров жирных кислот и амилфенилов/ Щамарова В. Н., Шкробышева В. К., Белокуров С. Г. и др. // Всесоюзн. совещание "Сосотояние и перспективы развития производства и потребления ПАВ в СССР и за рубежом": Тез. докл. -Белгород, 1990. -С. 50.

14. Решение о выдаче авторского свидетельства по заявке N 4709309/05/69483 от 19.04.90. Состав для высокотемпературного крашения полиэфирных нитей/ Белокуров С. Г., Шкробышева В. И.. Мельников Б. Н. и др.

15. Решение о выдаче авторского свидетельства по заявке N 4794843/05/023257 от 27.11.90. СостаЕ для высокотемпературного периодического крашения полиэфирных нитей/ Баранов А. В. , Белрку-ров С. Г. , Мзрыганов А. П. и др.