книги из ГПНТБ / Гусев В.П. Технический анализ при отделке тканей и трикотажных изделий учебник

П о л и о р г а н о с и л о к с а н ы имеют высокую термостойкость и морозостойкость, низкое поверхностное натяжение, малую адге­ зионную способность, хорошую растворимость в органических рас­ творителях, способность придавать разным материалам гидрофоб­ ные свойства, устойчивость к окислению, коррозионную неактив­ ность, физиологическую безвредность. Благодаря этим свойствам полиорганосилоксаны получили применение в красильно-отделоч­ ном производстве в качестве гидрофобизирующих веществ, пеногасителей, а также для придания волокнистым материалам малосминаемости, безусадочности, противогнилостных, огнезащитных и других свойств. Их часто используют для отделки тканей совме­ стно с термореактивными предконденсатами полимеров, что позво­ ляет улучшить качество отделки.

Полиорганосилоксаны можно подразделить на растворимые и

щие кремнийорганические жидкости ГКЖ-Ю и ГКЖ-11. Жидкость ГКЖ-Ю представляет собой 30%-ный водно-спирто-

силиконата натрия НО[—(СНз)Зі(ОЫа)—О—]і2Н. В водном рас­ творе эти вещества имеют структуру мономерных или димерных молекул.

Органосиликонаты металлов получают действием растворов

гидрофобных свойств, в качестве щелочных агентов при крашении активными красителями, в качестве стабилизаторов и щелочных веществ при перекисном белении.

Жидкости ГКЖ-Ю и ГКЖ-11 имеют плотность 1,19 г/см3, со­ держат кремния не менее 4%, а сухого остатка ~ 30± 5% . Гидрофобизирующая способность этих препаратов — время прохожде­ ния воды через ткань, обработанную гидрофобизирующей жидко­ стью,— не менее 3 ч (см. стр. 287).

К нерастворимым в воде полиорганосилоксанам принадлежат

полиалкилгидросилоксаны [— (R)SiH—О—]„ и полиалкилсилок-

саны [—(R2) Si—О—]„.

Полиалкилгидросилоксаны способны за счет реакционных свя­ зей между атомами кремния и водорода вступать во взаимодей­ ствие с окси- и аминогруппами полимеров волокон. К полигидросилоксанам относятся гидрофобизирующие кремнийорганические жидкости ГКЖ-94 и ГКЖ-94М.

Ж и д к о с т ь ГКЖ-94 представляет собой полиэтилгидросилок-

270

водных эмульсий. Эти эмульсии отличаются друг от друга приме­ няемыми эмульгаторами и дисперсностью частиц. Водные эмуль­ сии ГКЖ-94 могут быть приготовлены в красильно-отделочном производстве путем эмульгирования препарата в водном растворе эмульгатора (желатины, поверхностно-активных веществ) с по­ мощью пропеллерной мешалки.

ГКЖ-94 используют для водоотталкивающей отделки тканей, трикотажных полотен и ворса искусственного меха. При этом ткани наряду с гидрофобными свойствами повышают стойкость к атмосферным условиям и износоустойчивость, приобретают уп­ ругость, уменьшают способность к усадке и сминаемости. Кроме того, после отделки кремнийорганическими гидрофобизирующими жидкостями волокнистые материалы приобретают мягкость, хоро­ шую драпируемость, пыле- и грязеотталкивающие свойства, сни­ жают способность к электризации, сохраняя воздухопроницаемость. Отделка этими препаратами облегчает чистку и стирку изделий.

Жидкость ГКЖ-94 имеет кинематическую вязкость при 20° С в пределах 45—20 сСт, водородный показатель водной вытяжки — не менее 6 и гидрофобизирующую способность — не менее 3 ч. Качество ГКЖ-94 характеризуют также содержанием активного водорода, выделяющегося при взаимодействии ее со спиртовым

полиметилгидросилоксаном [—(CH3)SiH—О—]„ и близка по свой­ ствам к ГКЖ-94; отличается от нее более высоким содержанием активного водорода (1,6—1,8%).

К полиалкилсилоксанам принадлежат полиметилсилоксановые (ПМС) и полиэтилсилоксановые (ПЭС) жидкости, которые на­ ходят разнообразное применение в качестве основ консистентных и антиадгезионных смазок, демпфирующих жидкостей, теплоноси­ телей и компонентов пеногасителей. Полиметилсилоксановые жид­ кости, представляющие собой смесь полимеров линейной и развет­ вленной структуры, в своих марках имеют цифры, выражающие их среднюю кинематическую вязкость в сантистоксах (сСт).

в виде водных эмульсий в качестве пеногасителя и для аппрети­ рования полотен с целью придания им мягкого, упругого грифа, устранения их электризации и способности к повреждению при шитье, повышения у ворсуемых полотен способности к равномер­ ному начесыванию. Благодаря антиадгезионным свойствам полиалкилсилоксаны применяют для смазывания форм в чулочно-отде­ лочных машинах, что облегчает чистку их и съем с них изделий.

Кремнийорганические пеногасители по сравнению с органиче­ скими пеногасителями (спиртами, карбоновыми кислотами, эфи­ рами, жирами и маслами, жидкими углеводородами) обеспечи­ вают пеногасящее действие при значительно меньших концентра­ циях их в растворе, не улетучиваются, не теряют своих свойств

271

при высоких температурах и нетоксичны. Пеногаситель утончает пленки пузырьков пены, разрушая их. Кремннйоргашіческие пеногасители обычно получают на основе полиметилсилоксановых жидкостей, имеющих низкое поверхностное натяжение, что обес­ печивает растекание этих жидкостей по пленкам пузырьков пены.

П е н о г а с и т е л ь ПМС-21-2А является водной дисперсией жидкости ПМС-200А и аэросила (коллоидной двуокиси кремния) в присутствии эмульгатора сольвара (продукта неполного омыле­ ния поливииилацетата). Мелкодисперсная двуокись кремния облегчает диспергирование пеногасителя в пенящейся среде. Этот пеногаситель в водных растворах применяют в концентрациях 0,001—0,1 г/л. Пеногасители КЭ-30-02, СЭ-6, СЭ-7 также являются эмульсиями кремнийорганических полимеров.

Полиорганосилазаны, получаемые при взаимодействии алкилхлорсиланов с аммиаком, применяют для гидрофобной отделки в виде 1—5 % - н ы х растворов в органических растворителях. К этим веществам принадлежат гидрофобизирующие жидкости ГКЖ-8 и ГКЖ-16.

Ж и д к о с т ь ГКЖ-16 является 20%-ным раствором полиметилгидросил азана [—(CH3)SiH—NH—]п в уайт-спирите и имеет вид прозрачной, желтоватой жидкости, иногда с легкой опалесценцией.

Ж и д к о с т ь ГКЖ-8 представляет собой 65%-ный раствор полиэтилгидросилазана в бензине.

Качество кремнийорганических жидкостей характеризуют плот­ ностью при 20° С, содержанием кремния, сухого остатка или воды, водородным показателем водной вытяжки, гидрофобизирующей способностью, вязкостью, температурами вспышки и застывания,

в присутствии катализаторов образовывать на волокне высокомо­ лекулярные соединения. В качестве таких веществ широко распро­ странены термореактивные мочевино-формальдегидные и мела­ миноформальдегидные предконденсаты и препараты па базе этилеимочевины и триазонов.

Предконденсаты, поглощенные волокном, при повышенной тем­ пературе образуют сетчатый полимер и вступают в химическое взаимодействие с активными группами полимеров волокон, что позволяет использовать их для отделки тканей и трикотажных полотен с целью придания им малосминаемости, упругого грифа, устойчивых размеров, стойкости к истиранию, жесткости, способ­ ности к получению устойчивых эффектов при каландрировании, тиснении и плиссировании. Кроме того, предконденсаты полимеров применяют при печатании и крашении пигментами в качестве ком­ понентов связующих составов, служащих для закрепления пиг­ ментов на волокнистых материалах.

2 7 2

молом), для повышения устойчивости окрасок прямых, сернистых, кубовых и азоидных красителей к мокрым обработкам и трению.

Гликазин представляет собой бесцветную или вязкую жид­ кость, хорошо растворимую в воде, иногда со слабой опалесцен­ цией, и имеющую водородный показатель раствора в пределах 8-f-9. Содержание в гликазине азотистых веществ в пересчете на азот — в пределах 10,5—12%, свободного формальдегида — не более 1,5%. Повышение прочности окраски сернистого темно-си­

Его применяют для несминаемой, малоусадочной и типа «стирай — носи» отделки хлопчатобумажных, вискозных, льняных и из смеси волокон тканей. Представляет собой бесцветную или слегка окра­ шенную жидкость с pH = 7-г8, содержащую около 5% диметнлолэтиленмочевины и не более 15% свободного формальдегида.

СН2ОН

Карбазон О применяют для тех же целей, что и карбамоды. Он представляет собой прозрачную, бесцветную или слегка желтова­ тую жидкость, содержащую 39,5—42,5% диметилолоксиэтилтриазона и 8,1—8,7% азота и имеющую водородный показатель в пределах 8,0—9,0.

УПАКОВКА И ХРАНЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ И ПОЛИМЕРОБРАЗУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Твердые полимерные вещества упаковывают в льняные или бумажные мешки (крахмал, декстрины, КМЦ) или в бумажные мешки с полиэтиленовыми вкладышами (поливиниловый спирт), или в фанерные барабаны, выложенные внутри пергаментом или бумагой (КМЦ). Эти вещества хранят в сухих чистых, хорошо проветриваемых помещениях, при относительной влажности воз­ духа не более 75%, не ближе 1 м от отопительных устройств.

Эмульсии полимеров (поливинилацетатную, полиэтиленовую) упаковывают в алюминиевые бочки и бидоны или в стеклянные бу­ тыли, а коллоидную пасту полиакриламида — в полиэтиленовые мешки, уложенные в деревянные бочки.

Хранят эмульсии полимеров в плотно закрытой таре при темпе­ ратуре 5—30° С (для полиэтиленовой эмульсии допускается темпе­

274

ратура от —20 до 30°С). Срок их хранения до шести месяцев, а пасты полиакриламида — 2—3 месяца.

Латексы СКС упаковывают в металлические бочки со съемным дном и внутренним антикоррозийным покрытием или в стальные и эмалированные бочки и бидоны; карбоксилатный латекс — в би­ доны; наиритовые латексы — в эмалированные бидоны или бочки. Транспортирование и хранение латексов проводят в плотно закры­ той таре при температуре не ниже 10° С и не выше 20—35° С. Срок хранения латексов СКС — 6 месяцев, а наиритовых — 3 месяца.

Кремнийорганические жидкости упаковывают в оцинкованные бидоны с навинчивающимися пробками, банки из белой жести, стальные бочки, некоторые — в стеклянные бутыли. Хранят эти жидкости в плотно герметизированной таре при температуре до

денсаты в плотно закрытой таре в сухих помещениях при темпера­ туре 5—30° С. Срок хранения карбамола — не более двух месяцев со дня изготовления.

Растворы полимеров в органических растворителях нельзя хра­ нить совместно с окислителями.

ОТБОР ПРОБ ДЛЯ АНАЛИЗА

Пробы полимеров и их предконденсатов отбирают по общим правилам отбора проб твердых веществ или жидкостей. Пробы твердых порошкообразных полимеров берут от 10% мешков или других тарных мест, но не менее, чем из двух мест; среднюю пробу весом не менее 0,5 кг получают квартованием. Для латексов и кремнийорганических жидкостей пробы отбирают от 10%, но не менее, чем от трех тарных мест, а для предконденсатов — от 10%, но не менее, чем от двух мест, получая затем после перемешива­ ния отобранных проб среднюю пробу, общий объем которой для латексов должен быть не менее 2 л, а для кремнийорганических полимеров и предконденсатов — не менее 0,5 л.

Среднюю пробу помещают в чистую сухую стеклянную банку с притертой пробкой и наклеивают на банку этикетку с наименова­ нием продукта и указанием номера партии, даты и места отбора пробы, завода-изготовителя.

При работе с полимерами и полимеробразующими веществами необходимо соблюдать требования техники безопасности. Растворы полимеров в органических растворителях (например, растворы полиалкилсилозанов) огнеопасны, что требует при работе с ними соблюдения правил обращения с летучими, легко воспламеняе­ мыми веществами. Растворы силиконатов натрия имеют высокую щелочность, поэтому при отборе проб для их анализа необходимо использовать защитные очки, перчатки и спецодежду.

Свободный формальдегид, содержащийся в предконденсатах полимеров, оказывает вредное влияние на организм человека, а поэтому при отборе проб, испытании и применении гликазина, метазина, карбамолов, карбазонов и других предконденсатов не­ обходимо применять индивидуальные средства защиты (фильт­ рующий промышленный противогаз марки А, защитные очки, рези­ новые перчатки, спецодежду), предохраняющие от попадания ве­ ществ на кожные покровы, слизистые оболочки и в дыхательные пути.

МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПОЛИМЕРОВ И ПОЛИМЕРОБРАЗУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Определение влажности или содержания сухого вещества

Содержание влаги в полимерах может быть определено высу­ шиванием веществ в сушильном шкафу при 105°С в течение 3 ч с последующими повторными сушками по 30 мин до постоянной массы (стр. 213).

Влажность крахмала и декстрина определяют сушкой навески вещества, помещенной в бюкс и имеющей массу около 4 г, в су­ шильном шкафу при температуре 130+ 2° С в течение 40 мин.

Содержание влаги в полиалкилсилоксанах и их водных эмуль­

этого в колбу прибора помещают 10—100 г исследуемого вещества (в зависимости от его предполагаемой влажности) и несколько кусочков пемзы или неглазурованного фарфора и проводят нагре­ вание на закрытом электронагревателе до прекращения выделе­ ния воды в ловушке прибора таким образом, чтобы в приемник из холодильника падало 3—4 капли в секунду.

при отгоне с органическим растворителем

где m 1— масса навески вещества, г;

m2 — масса навески после высушивания, г; V — объм воды в приемнике-ловушке, мл.

Содержание сухого вещества в кремнийорганических полимерах

определяют высушиванием навески вещества 0,5—1,2 г в низком широком бюксе до постоянной массы при температуре 80—110° С.

Содержание сухого вещества в латексах определяют высуши­ ванием под инфракрасной лампой при температуре 165—170° С Е течение 3—5 мин в стеклянном или алюминиевом бюксе на­ вески латекса с массой около 1 г, профильтрованной предвари­

2 7 6

Перед сушкой некоторых латексов (например латекса СКС-50И) их смешивают с раствором едкого натра, для чего в колбу емко­ стью 100 мл, взвешенную с точностью до 0,01 г, вводят 10 г ла­ текса; взвешивают колбу с латексом, а затем приливают 15 г 1%- ного раствора едкого натра, точная концентрация которого была определена титрованием, и снова взвешивают колбу. Смесь тща­ тельно перемешивают, фильтруют через двойной слой марли, а затем около 2 г смеси вносят в предварительно взвешенный бюкс и взвешивают с точностью до 0,001 г. Бюкс с навеской по­ мещают под инфракрасную лампу и сушат при 165—170° С в те­ чение 2—3 мин до получения пленки без белых пузырьков. После охлаждения до комнатной температуры бюкс взвешивают. Со­ держание сухого вещества рассчитывают (%):

при сушке без едкого натра

р _ т 2 100

при сушке с раствором едкого натра

рительного смешивания вещества со щелочью, г; а — процентная концентрация раствора щелочи.

Определение растворимости

Степень растворимости декстринов определяют растворением

25 г декстрина, взвешенного с точностью до 0,01 г, в фарфоровой ступке в 100 мл дистиллированной воды при тщательном растира­ нии декстрина. Смесь количественно переносят в мерную колбу емкостью 250 мл, Добавляют в колбу до метки дистиллирбваннуй воду, тщательно перемешивая раствор, а затем отстаивают его. Отстоявшуюся Жидкость осторожно сливают из мерной колбы и с помощью пикнометра определяют ее плотность. По величине плотности находят в таблице (ГОСТ 6034—61) содержание сухого декстрина в растворе, а затем рассчитывают степень раствори­ мости пб уравнению (%1:

W — содержание влаги в декстрине, %•

Растворимость метазина определяют путем приготовления рас­ твора вещества концентрации 10 г/л в дистиллированной воде и рассматривания: его ». проходящем свете,; «

277

Содержание нерастворимого остатка в карбамоле находят

где піі — навеска исследуемого вещества, г; /п2 — масса осадка на высушенном фильтре, г.

Определение зольности крахмалов и декстринов

Навеску вещества около 10 г, взвешенную с точностью до 0,001 г в предварительно прокаленном, охлажденном и взвешен­ ном тигле, озоляют прокаливанием, постепенно повышая темпе­ ратуру до 800° С (чтобы исключить вспучивание вещества добав­ ляют около 5 г подсолнечного масла). Тигель с золой охлаждают в эксикаторе и взвешивают, а затем повторно прокаливают 30 мин, вновь охлаждают и взвешивают, повторяя операции повторного прокаливания до тех пор, пока разность между двумя взвешива­ ниями не будет превышать 0,0005 г.

Содержание золы вычисляют по уравнению (в процентах от массы сухого вещества)

определение величины водородного показателя

Величину водородного показателя водных растворов или вод­ ных дисперсий полимеров и предконденсатов определяют обычно потенциометром со стеклянным электродом.

Водородный показатель водной вытяжки нерастворимых в воде кремнийорганических жидкостей определяют после экстрагирова­ ния дистиллированной водой водорастворимых компонентов в ис­ следуемом веществе. Для этого в две делительные воронки по­ мещают по 20 мл испытуемой жидкости, 20 мл гептана и 20 мл би­ дистиллированной воды. Содержимое воронок взбалтывают в тече­ ние 10 мин, дают отстояться в течение 10 мин и водные вытяжки сливают в отдельные стаканы. В водной вытяжке из первой де­ лительной воронки определяют величину pH, после чего в обе де­ лительные воронки добавляют по 10 мл бидистиллированной воды,

278

перемешивают, отстаивают и водные вытяжки сливают в стаканы, определяют pH у водной вытяжки из первой воронки. Экстрагиро­ вание с добавлением 10 мл дистиллированной воды продолжают до получения pH водной вытяжки из первой воронки равного pH дистиллированной воды. По окончании экстрагирования водные вы­ тяжки из второй воронки смешивают и определяют величину pH смеси, которая является характеристикой pH водной вытяжки ис­ следуемого вещества.

Определение плотности кремнийорганических жидкостей

Определение плотности кремнийорганических жидкостей и их растворов проводят денсиметрами.

Определение вязкости

Определение вязкости растворов, дисперсий полимеров и крем­ нийорганических жидкостей проводят обычно с помощью капил­ лярного вискозиметра.

Определение кислотности крахмалов и декстринов

Кислотность крахмала или декстрина оценивают количеством миллилитров 0,1 и. раствора едкого натра или едкого кали, необ­ ходимого для нейтрализации 100 г абсолютно сухого крахмала или декстрина в присутствии фенолфталеина.

При анализе применяют следующие реактивы: едкий натр или едкое кали 0,1 н. раствор; фенолфталеин 1%-ный спиртовый раствор.

В коническую колбу для титрования вносят взвешенные на техно-химических весах с точностью до 0,01 г 20 г крахмала или 5 г декстрина и приливают 100—150 мл дистиллированной воды. Все тщательно перемешивают с водой до получения однородной смеси, добавляют пять капель 1%-ного раствора фенолфталеина и титруют при перемешивании 0,1 н. раствором едкого натра (или едкого кали) до розового окрашивания, не исчезающего в тече­ ние 1 мин. Так как крахмал и декстрин поглощают фенолфталеин, то перед концом титрования добавляют еще три капли фенол­ фталеина.

Кислотность крахмала (К) или декстрина вычисляют по урав­ нению (мл/100 г)

к100IQQjVV

отн— масса навески крахмала или декстрина, г; W — влажность крахмала или декстрина, %.

279