Введение к работе
Актуальность темы.
Как показывает анализ публикаций по проблеме использования текстильно-вспомогательных веществ (ТВВ) в производстве химических нитей и волокон, мировая тенденция — использование многокомпонентных коллоидных систем - остается неизменной.
Вместе с тем появившиеся в последние годы сообщения вполне определенно свидетельствуют о том, что естественное желание исследователей, занимающихся проблемой разработки и применения ТВВ, создать композицию с прогнозируемым уровнем технико-технологических показателей в обозримой перспективе реализовано быть не может в силу многокомпонентное и гетерогенности разрабатываемых препаратов.
Однако, если применительно к ТВВ, используемым в производстве волокон и пряжи и отчасти при заключительной отделке текстильных материалов, иного выхода нет, то применительно к формовочной препарации, используемой при производстве синтетических нитей текстильного и технического ассортимента, замена многокомпонентных коллоидных растворов бикомпонентными истинными растворами вполне возможна, если в качестве растворимого компонента использовать низкоплавкие, естественно лучше водорастворимые, блок-сополимеры, содержащие в своем составе фрагменты, обеспечивающие придание сорбирующим их синтетическим нитям антистатичности и регулируемого уровня фрикционных свойств. Важно также, чтобы расплав этих блок-сополимеров, образующийся при температурах ориентационного вытягивания и текстурирования нитей, был способен к очень большим (до 500-600%) необратимым деформациям без нарушения целостности пленки, покрывающей нити, и не мешал, следовательно, протеканию соответствующих деформационных процессов в последних.
Данная работа, являющаяся первым систематическим исследованием в этом направлении, выполнялась при финансовой поддержке Министерства образования РФ (Грант 98-19-1.0-6).
Цель работы: Синтез и оценка возможности использования в качестве базового компонента формовочной препарации для синтетических нитей водорастворимых полиамидо-полиэфиров блочного строения на основе капролактама и полиэтиленгликолей.
Выполненная работа включает следующие этапы:
исследование кинетических особенностей и обоснование технологических параметров синтеза олигоамидотриамина и олигодикарбоновой кислоты по реакциям аминолиза и ацидолиза КЛ соответственно;
синтез и определение основных физико-химических характеристик ряда сополимеров на основе олигоамидных и полиэтиленоксидных блоков различного строения;
установление основных закономерностей сорбции полученных блок-сополимеров из их водных, водно-органических растворов и эмульсий
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА СПггер( ОЭ
!$Vk5
комплексными синтетическими нитями;
установление на примере полиамидных (ПА) комплексных нитей взаимосвязи между количеством сорбированного блок-сополимера и комплексом физико-механических свойств нитей.
Объекты и методы исследования. Объектами исследования являлись олигоамидотриамины и олигодикарбоновые кислоты на основе капролактама (КЛ), диэтилентриамина (ДЭТА) и адипиновой (АК) кислоты соответственно, а также блок-сополимеры этих олигомеров с полиэтиленгликолем (ПЭГ) различной молярной массы и комплексные полиамидные (ПА), полиэфирные (ПЭФ), полиакрилонитрильные (ПАН) и триацетатные (ТАЦ) нити.
В ходе экспериментов использованы методы гравиметрии, вискозиметрии, потенциометрического титрования в различных средах, компьютерного моделирования, измерения динамического коэффициента трения, удельного поверхностного электрического сопротивления и физико-механических показателей синтетических комплексных нитей.
Научная новизна работы выражается в том, что впервые:
проанализирована кинетика реакций аминолиза и ацидолиза КЛ в расплаве при соотношениях реагентов, близких к эквимольным, и показано, что константы их скоростей в этих условиях существенно больше таковых при синтезе высокомолекулярного ПКА;
на примере реакции аминолиза КЛ диэтилентриамином показана независимость константы её скорости от основности алифатического амина;
обнаружен эффект автокатализа в реакции образования моноадипамида є-аминокапроновой кислоты из КЛ и адипиновой кислоты, связанный с автопротонированием последней;
установлены составы блок-сополимеров на основе КЛ, адипиновой кислоты и полиэтиленгликолей, комплекс физико-химических свойств которых обеспечивает возможность использования их водных растворов в качестве формовочной препарации при производстве синтетических, в частности полиамидных, нитей;
получены количественные взаимосвязи между степенью сорбции блочного полиамидо-полиэфира полиамидной комплексной нитью, концентрацией водного раствора этого блок-сополимера и соотношением линейных скоростей движения нити и поверхности замасливающей шайбы.
Практическая значимость работы определяется тем, что полученная в процессе еб выполнения совокупность экспериментальных данных, во-первых, подтверждает принципиальную верность и практическую реализуемость идеи использования водных растворов гибкоцепных низкоплавких блок-сополимеров в качестве формовочной препарации при производстве синтетических нитей и, во-вторых, дает основание считать, что применение таких блок-сополимеров может стать одним из перспективных
направлений в текстильной химии, так как нанесение тонких и эластичных пленок на поверхность нитей любого ассортимента является по-существу очень эффективным способом их химической и физической модификации.. Автор защищает:
результаты кинетического анализа реакций аминолиза и ацидолиза КЛ при соотношениях реагентов, близких к эквимольным;
совокупность экспериментальных данных состав-свойство применительно к бинарным и тройным сополимерам на основе КЛ и полиэтиленгликолей;
результаты исследования процесса сорбции блочных полиамидо-полиэфиров из водных растворов синтетическими нитями и установление взаимосвязей между степенью сорбции этих блок-сополимеров полиамидными комплексными нитями, физико-механическими, фрикционными и антистатическими свойствами последних.
Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены, обсуждены и получили положительную оценку:
Международной конференции по химическим волокнам «Химволокно-2000», г.Тверь, 2000;
VII Международной конференции по химии и физике-химии олигомеров «Олигомеры 2000», г.Пермь, 2000;
VIII Международной конференции «Проблемы сольватации и комплсксообразования в растворах», г.Иваново, 2001;
9 Всероссийского семинара «Крестовские чтения». I конференции молодых ученых ИХР РАН, г.Иваново. 2002;
II Всероссийской научной конференции «Физико-химия процессов переработки полимеров», г.Иваново, 2002;
VIII Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры - 2002», Черноголовка, 2002.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи и 5 тезисов докладов.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа содержит введение, литературный обзор, методическую часть, экспериментальную часть с обсуждением результатов, выводы, список использованной литературы (188источников) и приложение. Основная часть диссертационной работы изложена на 144 страницах машинописного текста, включая 19 рисунков и 24 таблицы. Приложения к диссертации выполнено на 6 страницах.
