2.6.3. Спеціальні види заключної обробки Надання тканині гідро - і олеофобності

Мета: вивчити надання тканині гідро - і олеофобності, основні терміни.

План:

1. Надання тканині гідро - і олеофобності.

2. Сполуки для гідрофобної обробки волокнистих матеріалів.

Відомо, що природні і штучні віскозні волокна легко по­глинають вологу, цьому сприяють багаточисельні капіляри цих волокон. Щоб перешкодити змочуваності на текстиль­ний матеріал наносять різні водовідштовхуючі речовини або покривають його суцільною, нерозчинною у воді плів­кою, в результаті чого краплі води уже не поглинаються, а стікають, не змочуючи тканину, або залишаються на її по­верхні. Розрізняють два види гідрофобної обробки: 1) водоне­проникна і 2) водовідштовхуюча. При водонепроникній обробці пори і поверхню тканини покривають суцільною плівкою, яка міцно утримується на поверхні. Така тканина водостій­ка і непроникна для води, пари і повітря. При водовідштовхуючій обробці тканина зберігає повітропроникність, а водовідштовхуючі властивості набуває за рахунок покриття волокон гідрофобними речовинами або за рахунок хімічної взаємодії їх з целюлозою, тобто в результаті зміни характе­ру поверхні волокна.

Призначення гідрофобної обробки волокнистих матеріалів визначається асортиментом виробів. Для надання гідрофоб­ності тканину формують із гідрофобних волокон, піддають хімічній модифікації шляхом прищеплення відповідних олігомерів або полімерів, обробляють різними сполуками.

Останні можуть залежно від призначення надавати тимча­сову нестійку і стійку гідрофобність. Найбільше поширен­ня отримали такі сполуки:

1) емульсії восків, що містять солі алюмінію або цир­конію;

2) кремнійорганічні сполуки (силікони);

3) органічні комплекси хрому з вищими органічними кислотами і їх солями;

4) піридінвмісні сполуки;

5) фторовмісні похідні;

6) метилольні похідні сечовини, меланіну, а також поліме­ри на основі акрилової і метакрилової кислот.

Будь-яка хімічна сполука, призначена для надання воло­книстим матеріалам гідрофобних властивостей, повинна мати ланцюг вуглеводневих або фторвуглеводневих атомів і полярні або інші активні групи, за допомогою яких гідрофобізатор приєднується до волокна. На всій його просторій внутрішній поверхні молекули гідрофобізуючої речовини розташовуються так, що своїми гідрофобними кінцівками утворюють суцільний заслін, тобто нову гідрофобну поверх­ню. Від того, наскільки ця поверхня безперервна, залежить ступінь наданого волокну ефекту гідрофобності, а від міцно­сті зв'язку гідрофобізатора з макромолекулами целюлози залежить стійкість гідрофобної обробки до прання, хімічно­го чищення, старіння.

Вибираючи препарати для обробки, керуються наступни­ми вимогами: 1) препарати повинні забезпечувати високі стій­кі показники водостійкості матеріалу, повинні бути зручні у використанні і дешеві; 2) бажано, щоб вони надавали не тільки гідрофобність, але й інші властивості (олеофобність, підвищену зносостійкість, біостійкість та ін.). Краще, щоб гідрофобізатори були розчинні у воді.

Емульсії восків, що містять солі алюмінію або цирконію замінили широко використовувані раніше мильно-пара­фінові емульсії. За хімічним складом — це дисперсія парафінів, яка містить сіль алюмінію або цирконію і диспергатор для підвищення стійкості препарату. Вони вико­ристовуються у вигляді білих, легко диспергуючих у теплій воді паст.

Емульсії восків надають текстильним матеріалам із це­люлозних волокон хороший ефект водовідштовхування, від­значаються своєю дешевизною, при обробці не закупорюють пори волокна, не впливають негативно на повітро- і паропроникність, надають тканині приємний і повний на дотик гриф без зміни початкових властивостей пряжі і тканини. Спосіб використання емульсій восків досить простий і по­лягає в тому, що тканину просочують складом, куди входить емульсія, оцтова кислота, і потім висушують.

Серед комплексних сполук вищих жирних кислот з со­лями металів найбільш широко використовується препарат хромолан — хромстеарилхлорид. За зовнішнім видом — це темно-зелена рідина, яка добре змішується з водою.

У розчинах і на волокнистих матеріалах з підвищенням рН і температури хромолан здатний гідролізуватись таким чином:

C₁₇H₃₅ C₁₇H₃₅

C C

O O O O

Cl Cl + 4H₂O → HO OH + 4HCl

Cr Cr Cr Cr

Cl O Cl HO O OH

H H

Молекули гідролізованого хромолану, реагуючи між со­бою, утворюють нерозчинні високомолекулярні продукти, які міцно утримуються целюлозою.

Підвищення температури сприяє утворенню високомолекулярного продукту з розгалуженою структурою і взаємодії його з целюлозою, так як між атомами хрому і гідроксиль­ними групами волокна можливе утворення кисневих містків.

Гідрофобні залишки стеаринової кислоти орієнтуються перпендикулярно поверхні волокон, завдяки цьому останні обволікаються гідрофобною мономолекулярною плівкою, яка надає обробленій тканині м'якість і водовідштовхуючі властивості. Для нейтралізації соляної кислоти, що виділяєть­ся при гідролізі, до складу просочувального розчину вводять уротропін. Технологія процесу використання хромолану від­значається простотою. Тканину просочують при температу­рі 20-25°С розчином хромолану і уротропіну, віджимають і висушують при температурі 95—105°С.

Для надання гідрофобності широко використовуються різні кремнійорганічні сполуки у вигляді водорозчинних мономерів і олігомерів, розчинних в органічних розчин­никах.

Як мономерні кремнійорганічні сполуки використову­ються алкілсиліконати натрію: ГКЖ-10 (етилсилікат на­трію), ГКЖ—11 (метилсилікат натрію):

R

НО-Si–ОН

ONa

,де R-СН₃, С₂Н₅

Серед кремнійорганічних олігомерів використовуються алкілполісилоксани:

Н

—Sі-О—

R

n n= 10-12

Вони нерозчинні у воді і можуть використовуватись у вигляді розчинів в органічних розчинниках або у вигляді водних емульсій. Найбільше поширення отримав препарат ГЖК—94 (етилполісилоксан). Тканина просочується емульсією ГЖК—94, висушується при температурі 150°С протягом 5 хв., при цьому на волокні утворюється гнучка плівка в результаті полімеризації полісилоксану. Введення каталізаторів, наприклад, солей цирконію, сприяє покращен­ню властивостей плівки, забезпечує більш досконалий сту­пінь орієнтації гідрофобних алкільних радикалів зовні. Та­ким чином плівка стає максимально гідрофобною.

Обробка силіконами забезпечує отримання гідрофобного ефекту, стійкого до багаторазового прання, покращує гриф тканини, підвищує стійкість до витирання.

Плівка кремнійорганічних препаратів утримується на волокні в основному адсорбційними силами, хоча можлива і хімічна взаємодія, яка має місце у випадку використання гідросилоксанів, що містять рухомі атоми водню.

До препаратів, що хімічно взаємодіють з волокном, відно­сяться піридінвмісні похідні вищих жирних спиртів і кис­лот. Серед них відомі препарати 246 –Н і 101.

Тканину просочують водним розчином препарату в слабо кислому середовищі (рН 6), висушують (100°С) і піддають термообробці при температурі 130-150°С протягом 5 хв.

Отриманий гідрофобний ефект стійкий до прання, так як препарат зв'язується з волокном простими ефірними зв'яз­ками, але нестійкий до дії світлопогоди.

Усі приведені препарати забезпечують досить високу гід­рофобність тканин, але не надають їм олеофобності (масло-відштовхуючих властивостей).

Найбільш ефективними в наданні олеофобних властивос­тей є фторовмісні препарати, які забезпечують максимальне зниження вільної поверхневої енергії обробленого матеріа­лу. В результаті цього обробка фторовмісними препаратами забезпечує одночасно з олеофобними також і гідрофобні вла­стивості — стійкість до дії води і кислот. Таким чином, фторовмісні сполуки проявляють універсальну дію.

Високий ступінь олеофобності забезпечується лише при наявності щільної плівки фторовмісного препарату на поверхні волокна, утвореної орієнтованим назовні шаром фторованих вуглеводневих радикалів. Ця умова забезпечу­ється при наявності в гідрофобному радикалі або в боково­му ланцюгу фторовмісного препарату не менше 6—7-ми фторованих вуглецевих атомів. Для отримання максимальної гідрофобності такий радикал повинен містити на своєму кінці групу -СF₃.

Найбільше використання для досягнення високої і стій­кої олеофобності текстильного матеріалу отримали високомолекулярні фторовмісні сполуки. Такі сполуки випуска­ються у вигляді емульсій і латексів (на основі полімерів 1,1 —дигідроперфторалкілакрилату).

Обробка цими препаратами надає тканині гідро - і олео­фобності, а також кислотозахисних властивостей. Однак вона нестійка до прання. Для усунення цього недоліку фто­ровмісні латекси можна використовувати сумісно з передконденсатами термореактивних смол, які забезпечують хімічний зв'язок утвореної плівки з волокном.

Для отримання олеофобності тканину обробляють фторовмісним препаратом, висушують і піддають термообробці при температурі 150°С протягом 5 хв., після чого промива­ють. Термообробка необхідна для надання тканині поряд з олеофобністю також високої гідрофобності.

До недоліків фторорганічних олеофобних сполук слід віднести підвищену забрудненість тканин, трудність і важ­кість видалення забруднень при пранні. Крім того, вони дуже дорогі і не завжди забезпечують отримання достат­ньої стійкості до прання і хімічного чищення. Тому їх час­то використовують в комбінації з іншими препаратами: по­хідними меламіну, кремнійорганічними сполуками.