LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Фізико-хімічне обгрунтування та розробка технології хімічного чищення полікапроамідних текстильних матеріалів

після 5 – 6 циклу обробок пояснює підвищення міцності ПКА ниток.




Рис. 1. Залежність розривної напруги ПКА ниток, оброблених ПХЕ, від кількості циклів сушіння при температурі: 1 - 40С, 2 - 60С, 3 - 80С


Зміни у молекулярній та надмолекулярній структурі ПКА волокон підтвердили результатами рентгеноструктурного, термічного аналізів та ІЧ-спектроскопії. Зменшення інтенсивності малокутових рефлексів та збільшення ширини піка при 18,5 обумовлене як зростанням кристалітів, так і дефектністю приповерхневих кристалічних областей ПКА. Усередині кристалічних ділянок не відбуваються зміни, про що свідчить постійність температури плавлення ПКА, визначеної за ДТА (225С). Зменшення температури окислення капрону при зростанні температури сушіння до 80С, а також поява на ІЧ-спектрах зразків піка при смузі поглинання карбонільних сполук (1725 см-1) вказує на протікання термоокислювальної деструкції ПКА волокон. Зниження інтенсивності смуг поглинання, що відповідають групі –CО–NH–, свідчить про часткове руйнування амідного зв'язку в процесі сушіння.

Температурні впливи під час сушіння негативно впливають і на сорбційні властивості ПКА ниток. Із збільшенням температури сушіння до 80С спостерігається зменшення гігроскопічності ПКА ниток, що пов'язане зі змінами у капілярно-пористій структурі ниток: зменшується кількість пор, особливо радіусом 1 – 3 нм, що підтверджують диференційні криві розподілу пор за розмірами, побудовані на основі ізотерм сорбції – десорбції води.

Для зниження впливу підвищених температур під час сушіння ПКА нитки обробляли розчином термостабілізаторів в ПХЕ. Антиоксиданти (феноли та ароматичні аміни) обривають кінетичний ланцюг окислення ПКА за реакцією з пероксидними радикалами:

ROO + AmH Am + ROOH (2)

ROO + PhOH PhO + ROOH (3)

Антиоксиданти у кількості 0,5% від маси зразка попередньо розчиняли в етиловому або ізопропіловому спирті, а потім суміш вводили в ПХЕ. Зразки висушували при температурі 80С. Для зразків визначали міцність, молекулярну масу ПКА та термостійкість волокон. Термостійкість оцінювали за втратою міцності та молекулярної маси за відношенням до початкових значень (Рр=20,8 Н, М=19850) після нагрівання при 120С протягом 4 годин. Ефективність стабілізаторів розраховували за відношенням числа розривів основного ланцюга ПКА для нестабілізованого і стабілізованого зразків.

Результати досліджень, наведені у табл. 3, свідчать про те, що введення термостабілізаторів у структуру капрону дифузійним методом призводить до зростання міцності і термостійкості ПКА ниток в порівнянні з нестабілізованим зразком.

Таблиця 3

Властивості стабілізованих і нестабілізованих ПКА ниток

Термостабі-лізатор

Розривне наванта-ження, Н

Молеку-

лярна маса

Ефектив-

ність ста-білізатора

Термостійкість





Втрата міцності, %

Втрата молек. маси,%

Без стабілізатора

17,48

16520

-

12,96

36,1

Гідрохінон

20,71

18710

3,27

3,52

20,8

Резорцин

18,82

17110

1,25

7,15

30,7

Дифеніламін

20,15

18640

3,08

4,76

21,8

п-амінофенол

19,38

18090

2,06

5,24

29,4

п-фенілендіамін

19,93

18530

2,80

4,68

23,4


Найбільш ефективними антиоксидантами в умовах хімічного чищення виявились гідрохінон і дифеніламін. Встановлено, що максимальна ефективність стабілізаторів спостерігається при вмісті у ванні 0,5 – 0,7 г/л гідрохінону або 0,3 – 0,5 г/л дифеніламіну.

Оскільки під час експлуатації вироби завжди піддаються дії світла, провели дослідження сумісної дії світлопогоди і хімічного чищення на ПКА нитки. Кожний вид модельованого зношення був розділений на 10 періодів, що включали 25000 умовних доз опромінення (УДО), при комбінованій дії через кожні 25000 УДО проводили хімічне чищення в ПХЕ або УС.

Дослідження зміни розривних характеристик ПКА ниток від кількості циклів зношення показало, що при комплексній дії фізико-хімічних факторів зношення спостерігається істотне зниження міцності капрону (50 – 60%), пов'язане з фотохімічною деструкцією ПКА під дією інсоляції, розривом макромолекул та накопиченням у волокнах низькомолекулярних фракцій, збільшенням ступеня полідисперсності та розширенням молекулярно-масового розподілення. При цьому відбувається дуже різке зниження молекулярної маси ПКА при перших циклах зношення (на 30 – 35%).

На основі даних про зміну молекулярної маси ПКА протягом 10-ти циклів зношення було побудовано залежність зворотньої величини ступеня полімеризації ПКА (1/Up) від кількості циклів дії фізико-хімічних факторів зношення (рис.2).



Рис. 2. Залежність зворотної величини середньочисельного ступеня полімеризації ПКА від кількості циклів зношення:

1 – інсоляція та обробка в ПХЕ; 2 – інсоляція та обробка в УС; 3 – інсоляція


Аналіз даних показав, що в ПКА існують "слабкі" зв'язки, які розриваються легше, ніж звичайні зв'язки основного ланцюга. Якщо слабкі зв'язки розподілені статистично, то деструкція ПКА:

р = р1 + р2, (4)

де р1 та р2 – ступінь деструкції звичайних і слабких зв'язків відповідно.

З урахуванням граничних умов: 0 ≤ р1 ≤ 1 – р2(0); 0 ≤ р2 ≤ р2(0), де р2(0) – частка слабких зв'язків, після перебігу деструкції протягом n циклів:

(5)

де k1 та k2 – константи швидкості розриву звичайних та слабких зв'язків. Якщо k1n << 1 та k1<< k2, то можна записати рівняння деструкції ПКА у вигляді:

(6)

Дослідження молекулярної і надмолекулярної структури капрону методами рентгеноструктурного аналізу й ІЧ-спектроскопії підтверджують те, що комплексна дія інсоляції та хімічного чищення посилює деструкцію ПКА ниток. Після дії світлопогоди і хімічного чищення зростає інтенсивність смуги поглинання 3440 см-1 (валентні коливання вільних NH–груп), зменшується інтенсивність смуги поглинання NH–груп, що утворюють водневі зв'язки (3300 см-1). Це вказує на руйнування водневих зв'язків між макромолекулами ПКА.

Дослідження кінетики накопичення пилу та пігментних часток в ПКА нитках під час експозиції у природних умовах показало, що після комплексної дії розчинників та інсоляції забруднюваність зразків зростає на 30%, що можна пояснити руйнуванням поверхні волокон,