LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Отримання електропровідних властивостей текстильних матеріалів в процесі опорядження

концентраційною залежністю сорбції аніліну (описується рівнянням адсорбції Ленгмюра на поверхні) та прийнятим в ряді робіт механізмом сорбції дисперсних барвників за рахунок їх розчинення (в об'ємі волокна).

Припустимо, що загальна концентрація барвника, розчиненого в волокні , визначається сумарною концентрацією барвника як того, що входить до складу сольватів з сегментами макромолекул , так і того, що не входить до складу сольватів : . В даному випадку реалізуються дві паралельні рівноваги з відповідними константами рівноваги та :

  • де – концентрація барвника, розчиненого в фарбувальній ванні; – максимально можлива концентрація активних центрів в волокні, які здатні утворювати молекулярні сполуки з барвником; – урівноважена концентрація сольватів; – концентрація активних центрів, що залишилися вільними в об'ємі аморфних областей.

    Концентрація сольватів (молекулярних сполук) в волокнистому матеріалі складатиме:

    ,

    (1)

    де .

    Рівняння (1), що отримано з використанням припущення про утворення сольватів дисперсного барвника з фрагментами макромолекул, за формою не відрізняється від рівняння Ленгмюра.

    Загальний вміст барвника, який розчинено у волокні (в вільному вигляді та у вигляді сольватів): . При , . Таким чином, як при адсорбції, так и при розчиненні може спостерігатися лінійна ізотерма поглинання дисперсного барвника з фарбувальної ванни.

    Якщо , то при розчиненні з утворенням сольватів реалізується рівняння в формі рівняння Ленгмюра:

    (2)

    Рівняння (2) перетворюється на рівняння прямої в координатах , що зручно для опису експериментальних даних:

    (3)

    З використанням припущення про утворення сольватів "активний центр (фрагмент макромолекули) – молекула барвника" для опису процесу розчинення дисперсного барвника у волокні можна отримати рівняння, аналогічне за формою рівнянню Ленгмюра для мономолекулярної адсорбції барвника на ("внутрішній") поверхні волокна.

    Таким чином, характер кривої ізотерми поглинання барвника волокном не може бути використаним як критерій механізму взаємодії барвника з волокном (розчинення чи адсорбція).

    При сорбціі низькомолекулярних сполук (НМС) полімером за рахунок адсорбції чи за рахунок абсорбції з утворенням сольватів сили міжмолекулярної взаємодії, які забезпечують "час життя" молекули сорбату в адсорбційному шарі чи в сольваті, мають аналогічну природу. В зв'язку з цим при виведенні рівняння полімолекулярної абсорбції (ближня і дальня сольватація) застосовувався підхід, аналогічний ідеології виведення, який використовували автори рівняння БЕТ. Для абсорбції пари низькомолекулярних сполук аморфними полімерами одержано рівняння полімолекулярної ізотерми абсорбції, яке за формою співпадає з рівнянням БЕТ. Аналогічним чином можна вивести рівняння для сорбції, наприклад, дисперсного барвника з фарбувальної ванни ацетатним волокном.

    Таким чином, застосування рівнянь Ленгмюра або БЕТ не дозволяє судити про абсорбцію чи про адсорбцію барвника, про місце фіксації барвника: в об'ємі аморфних областей волокноутворюючого полімеру чи на поверхні деякої міжфазної межі – "внутрішньої" поверхні волокна.

    У розділі 4 викладені результати дослідження технологічного процесу фарбування продуктами окислення аніліну на прикладі поліамідних та поліакрилонітрильних волокнистих матеріалів з метою отримання електропровідних волокнистих матеріалів за різними технологічними схемами.

    В підрозділі 4.1 досліджено вибирання аніліну поліамідним волокном в кислому середовищі (аналогія з катіонним барвником) з одночасним окисленням аніліну по режиму фарбування окислюючими барвниками хутра.

    Показано, що характер залежності кількості продуктів окислення на волокні (сіль емеральдину) від концентрації аніліну в ванні аналогічний адсорбційним ізотермам інших класів барвників, наприклад, прямих чи дисперсних і описується класичним рівнянням адсорбційної ізотерми Ленгмюра.

    При використанні способу фарбування "як катіонними барвниками" за одностадійним та двохстадійним методами фарбування поліамідного волокнистого матеріалу з застосуванням пергідролю водня як окисника не досягається висока сорбція аніліну (вихід барвника ≈ 1%), не вдається отримати електропровідний волокнистий матеріал.

    В підрозділі 4.2 досліджено сорбцію аніліну поліамідним волокном по режиму фарбування дисперсними барвниками з одночасним та послідовним окисленням аніліну, що пояснюється подібністю аніліну за структурою звичайним дисперсним аміноантрахіноновим барвникам.

    Одностадійний процес фарбування з окисленням аніліну в кислому середовищі надсірчанокислим амонієм при зміні вмісту аніліну в ванні дозволив отримати електропровідний волокнистий матеріал (рис. 1).

    Перший поріг перколяції відповідає появі першого безперервного ланцюгу електропровідних елементів в об'ємі досліджуваного зразка. У випадку трикотажного полотна подібним неперервним (одномірним) ланцюгом являється сукупність електропровідних ділянок поліамідних ниток у структурі трикотажного полотна.

    При двохстадійному фарбуванні введення електроліту з метою зниження розчинності аніліну в воді можливе як на першій стадії – сорбції аніліну, так і на обох стадіях – при сорбції (збільшення сорбції аніліну) та окисленні (уповільнення десорбції аніліну з волокнистого матеріалу при окисленні).

    В роботі використано два критерія сорбції аніліну на першій стадії: 1) оптична густина; 2) електропровідність волокнистого матеріалу.

    Введення електроліту на обох стадіях процесу фарбування в кількості 50 г/л (рис. 2, а) приводить до суттєвого збільшення кількості барвника, синтезованого на волокні: оптична густина D = 0,2 досягається вже при концентрації 20 г/л аніліну на першій стадії замість 120 − 140 г/л (рис. 2, б) при фарбуванні, коли електроліт на другій стадії відсутній.

    Таким чином, використання підходу традиційного для прямих та активних барвників (збільшення сорбції в присутності електроліту) при фарбуванні поліамідного полотна аніліном як дисперсним барвником, приводить до можливості зменшення необхідної концентрації аніліну в фарбувальній ванні майже в 6 раз.

    З точки зору електропровідності розподіл барвника в об'ємі полотна надзвичайно важливий, тому що саме цей фактор в першу чергу визначає концентрацію першого порогу перколяції.

    Встановлено, що для волокнистого матеріалу (полотно, комплексная нитка) провідність починається практично при концентрації аніліну в фарбувальній вані 60 г/л (рис. 3, а) на першій стадії. Електропровідність забарвленого поліамідного волокнистого