Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения полимерного покрытия на поверхности хлопчатобумажной ткани

Изобретение относится к способу получения на поверхности хлопчатобумажной ткани полимерных покрытий, обладающих гидрофобными свойствами, которые могут быть использованы как защитные, водо-, грязеотталкивающие покрытия.

Известны методы водоотталкивающей обработки для ткани (Патент CN 103882691, D06M 11/13, D06M 11/38, D06M 13/188, 14.05.2014). Согласно первому способу ткань обрабатывают в три стадии составами, содержащими поливиниловый спирт, эпоксидную смолу, полиакриловую кислоту, додецилсульфат хлорид триметиламмония, силикон и др. Второй способ подразумевает обработку поверхности ткани тонким слоем специального клея, сушку при температуре и дальнейшее отверждение с использованием изоцианатного отвердителя.

Недостатком данных способов является необходимость наличия аппаратурной базы. Обработка большим количеством реагентов приводит к ухудшению физико-механических свойств ткани.

Известен способ получения непромокаемой воздухопроницаемой ткани (Патент RU 2526379 С2, МПК D06M 11/74, D06M 11/73, D06C 7/02, 11.05.2011). Согласно способу первую сторону ткани покрывают непромокаемой воздухопроницаемой мембраной, при этом одну сторону мембраны оставляют открытой. На покрытую ткань наносят обрабатывающий агент и осуществляют термофиксацию обработанной ткани. Обрабатывающий агент может содержать одно или несколько гидрофобных и олеофобных соединений. Изобретение обеспечивает защиту ткани от загрязнений на водяной и масляной основе.

Недостатками данного способа являются сложность изготовления и высокая стоимость мембран и гидрофобизирующих агентов (фторуглерод), используемых для нанесения на поверхность ткани. Необходимо отметить, что закрепление модификатора производится физическим методом с использованием устройства термофиксации.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ получения защитного гидрофобного и олеофобного покрытия на текстильном материале (Патент RU 2394956 С1, МПК D06M 13/408, D06M 15/353, C08F 220/24, D06M 15/347, 09.12.2008). Способ включает обработку материала раствором фторсодержащего соединения и последующее удаление растворителя. В качестве фторсодержащего соединения используют 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-тридекафтор-N-[3-(триэтоксисилил)пропил]-гептанамид структурной формулы CF₃-(CF₂)₅-C(O)-HN-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₃. После удаления растворителя можно осуществлять дополнительную фиксацию гидрофобизатора обработкой горячим воздухом или путем каландрирования.

Недостатком данного способа является дороговизна и сложность синтеза гидрофобного агента. При работе с силаном возможно сшивание последнего даже при небольшом содержании воды в растворе. Проведение модификации в среде сверхкритического диоксида углерода требует специальной лабораторной установки.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка эффективного способа получения привитого полимерного покрытия на поверхности хлопчатобумажной ткани.

Техническим результатом является повышение гидрофобности хлопчатобумажной ткани.

Технический результат достигается в способе получения полимерного покрытия на поверхности хлопчатобумажной ткани, включающем обработку ткани окуночным методом в растворе наносимого соединения при нормальных условиях и последующую термообработку при 140°C, при этом обработку хлопчатобумажной ткани проводят в течение 30 минут 0,5-3% раствором предварительно полученного сополимера глицидилметакрилата и стеарилметакрилата в метилэтилкетоне, при мольном соотношении мономерных звеньев глицидилметакрилат : стеарилметакрилат, равном 9-7:1-3.

Сущностью способа является получение на поверхности хлопчатобумажной ткани полимерного покрытия прививкой к ней полимерных цепей сополимеров глицидилметакрилата (ГМА) и стеарилметакрилата (СМА) с соотношением мономерных звеньев глицидилметакрилат : стеарилметакрилат, равном 9-7:1-3. При этом в структуре сополимеров имеются эпоксидные группы, способные к взаимодействию с гидроксогруппами на поверхности хлопчатобумажной ткани.

Далее проводят обработку поверхности хлопчатобумажной ткани раствором полученного сополимера в метилэтилкетоне в течение 20 минут и дальнейшую термическую обработку при 140°C. Под действием температуры происходит частичное раскрытие оксирановых циклов и ковалентное закрепление сополимера на поверхности хлопчатобумажной ткани.

Основным преимуществом данного метода прививки по сравнению с другими способами является то, что предварительно синтезированный сополимер может быть охарактеризован традиционными химическими и физическими методами. Кроме того, этот способ прививки является менее сложным с химической точки зрения и представляется более технологичным.

Состав синтезируемых сополимеров глицидилметакрилата и стеарилметакрилата подтверждали результатами элементного анализа. Полученные данные элементного анализа хорошо согласуются с теоретическим содержанием углерода и водорода в соответствующих сополимерах.

Результаты экспериментальных исследований представлены в таблице 1.

Синтезированные сополимеры характеризуются невысокой молекулярной массой наряду с узким молекулярно-массовым распределением, что позволяет исследовать свойства привитых полимеров в зависимости от состава сополимера.

Полученные привитые полимерные покрытия на основе сополимеров ГМА и СМА обладают гидрофобными свойствами. Гидрофобные свойства полимерного покрытия на поверхности хлопчатобумажной ткани оценивали по краевому углу смачивания. Результаты исследования представлены в таблице 2.

Полученное привитое полимерное покрытие на ткани с многоразмерной шероховатостью волокон обеспечивает ее водоотталкивающие свойства и позволяет достигнуть эффекта супергидрофобности. Из таблицы 1 видно, что все обработанные сополимером ГМА и СМА образцы хлопчатобумажной ткани обладают супергидрофобными свойствами, характерно достижение углов смачивания до 168° при увеличении концентрации.

Способ получения полимерного покрытия осуществляется следующим образом: синтез сополимеров с мольными соотношениями ГМА: СМА, равными 9-7:1-3, проводили в метилэтилкетоне (МЭК) при 70°C в течение 24 часов. В качестве инициатора использовали азобисизобутиронитрил. Полимер высаживали в ледяной диэтиловый эфир, отфильтровывали на колбе Бунзена и сушили при пониженном давлении 24 ч. Далее проводили обработку поверхности хлопчатобумажной ткани растворами 0,5-3% полученных сополимеров в метилэтилкетоне в течение 20 минут и дальнейшую термическую обработку при 140°C.

Пример 1. Синтез сополимера ГМА и СМА с мольным соотношением 9:1 проводили в МЭК при 70°C в течение 24 часов. В 6,5 мл метилэтилкетона растворяли инициатор азобисизобутиронитрил (0,0043 г; 0,026 ммоль), затем продували аргоном в течение 20 минут и при перемешивании добавляли ГМА (1 мл, 7,03 ммоль) и СМА (0,32 мл; 0,78 ммоль). Полученную реакционную смесь выдерживали при 70°C в течение 24 часа. Полимер высаживали в ледяной диэтиловый эфир, отфильтровывали на колбе Бунзена и сушили при пониженном давлении 24 ч.

Образцы хлопчатобумажной ткани окуночным методом обрабатывали 0,5% раствором полученного сополимера в метилэтилкетоне. Через 30 минут образец вынимали и термостатировали при 140°C в течение 20 мин. Образцы отмывали в МЭК, сушили при 80°C.

Пример 2. Способ осуществляется аналогично примеру 1 с использованием 1,5% раствора полученного сополимера в метилэтилкетоне.

Пример 3. Способ осуществляется аналогично примеру 1 с использованием 3% раствора полученного сополимера в метилэтилкетоне.

Пример 4. Способ осуществляется аналогично примеру 1 при мольном соотношении мономеров ГМА и СМА, равном 8:2. Использовали 7,3 мл метилэтилкетона, 0,0047 г (0,029 ммоль) азобисизобутиронитрила, 1 мл (7,03 ммоль) ГМА, 0,725 мл (1,78 ммоль) СМА.

Образцы хлопчатобумажной ткани окуночным методом обрабатывали 0,5% раствором полученного сополимера в метилэтилкетоне. Через 30 минут образец вынимали и термостатировали при 140°C в течение 20 мин. Образцы отмывали в МЭК, сушили при 80°C.

Пример 5. Способ осуществляется аналогично примеру 4 с использованием 1,5% раствора полученного сополимера в метилэтилкетоне.

Пример 6. Способ осуществляется аналогично примеру 4 с использованием 3% раствора полученного сополимера в метилэтилкетоне.

Пример 7. Способ осуществляется аналогично примеру 1 при мольном соотношении мономеров ГМА и СМА, равном 7:3. Использовали 8 мл метилэтилкетона, 0,0054 г (0,033 ммоль) азобисизобутиронитрила, 1 мл (7,03 ммоль) ГМА, 1,24 мл (3 ммоль) СМА.

Образцы хлопчатобумажной ткани окуночным методом обрабатывали 0,5% раствором полученного сополимера в метилэтилкетоне. Через 30 минут образец вынимали и термостатировали при 140°C в течение 20 мин. Образцы отмывали в МЭК, сушили при 80°C.

Пример 8. Способ осуществляется аналогично примеру 7 с использованием 1,5% раствора полученного сополимера в метилэтилкетоне.

Пример 9. Способ осуществляется аналогично примеру 7 с использованием 3% раствора полученного сополимера в метилэтилкетоне.

Таким образом, предлагаемый способ получения полимерного покрытия на поверхности хлопчатобумажной ткани благодаря образованию привитого полимерного покрытия из сополимера глицидилметакрилата и стеарилметакрилата позволяет придавать хлопчатобумажной ткани супергидрофобные свойства.