Химическая модификация шерстяных волокон в процессе первичной обработки шерсти

Шерстяные волокна характеризуются прочностью и эластичностью, достаточными для носки. Однако свойлачивание, происходящее при стирке волокна в силу особенностей структуры эпидермальной ткани волокна, и отслаивание волокон при ношении изделий из шерсти являются отрицательными характеристиками использования в одежде шерстяных волокон. Модификация поверхности шерстяного волокна сводится в основном к приданию волокнам противоусадочных свойств. Решение данной проблемы предложено авторами [87] в виде химической модификации эпидермальной ткани шерстяного волокна. Модификация осуществляется в три стадии.

На первой стадии проводится предварительное окисление цистиновой связи в клетке эпидермиса шерстяного волокна для приведения её в состояние низкого окисления (-SO-S-), или в состояние двойного окисления (-SO2-S-), или в смешанное состояние, включающее эти формы. Примеры окислителей, предпочтительных для предварительного окисления, включают надсерную, надуксусную и надмуравьиную кислоты, нейтральные и кислые соли этих надкислот, перманганат калия и пероксид водорода. Их можно использовать отдельно или в различном сочетании. Особенно предпочтителен вторичный кислый персульфат калия.

На второй стадии предварительно окисленную связь -S-S-подвергают окислению до достижения одного или большего числа состояний высокой степени окисления из двойного, тройного и четвертичного окисления. Состояние высокой степени окисления относится к состоянию, включающему форму двойного, тройного

(-SO2-SO) или четвертичного окисления (-SO-SO2-) или к смешанному состоянию, включающему эти формы. Известно, что сложно разорвать связь -S-S- в моноокисленном состоянии восстановителем, и это занимает продолжительный период времени, но связь в состоянии двойного, тройного или четвертичного окисления расщепляется относительно легко, поэтому связь приводят преимущественно в состояние двойного, тройного или четвертичного окисления.

На второй стадии озон подают в виде микропузырьков в водный раствор, содержащий анионное поверхностно-активное вещество (ПАВ), которое имеет алкильную группу С8_24. ПАВ устойчиво к воздействию озона и пригодно для микродиспергирования озона. Озон после диспергирования в виде микропузырьков обладает повышенной химической активностью при взаимодействии с волокном шерсти, и существует малая вероятность свойлачивания при стирке его в водной системе. Это обеспечивает возможность сокращения продолжительности выдерживания в погруженном состоянии шерсти в водном растворе, содержащем озон. Соответственно экзокутикулярная часть слоя предпочтительно и быстро окисляется озоном до достижения состояния высокой степени окисления. Количество анионного ПАВ, присутствующего в водном растворе, предпочтительно находится в диапазоне от 0,01 до 0,1 % масс., что обеспечивает стабильную обработку.

Необходимо содержание в анионном ПАВ по меньшей мере одной соли щелочного металла гидрофильной группы, выбранной из сульфоновой (RSO3H), карбоновой (R-COOH) кислот, сложного эфира серной кислоты и спирта (R-OSO3) и сложного эфира фосфорной кислоты (RO-P(O)(ORi)(OX). Здесь R означает алкильную группу С8.24; R1 - алкильную группу С8.24 или атом водорода; X - атом водорода. Диаметр пузырьков озона находится в диапазоне от 0,5 до 3,0 мкм. Предпочтительное истинное количество озона, подаваемого к волокну, составляет от 1,5 до 4% массы волокна.

Третья стадия заключается в восстановительном расщеплении связи -S-S- в состоянии двойного, тройного или четвертичного окисления. Например, в качестве восстановителя можно использовать соль сернистой кислоты. Волокно шерсти подвергают восстановительной обработке для расщепления цистиновой (-S-S-) связи, уменьшения плотности цистиновых поперечных связей экзокутикулярного слоя, активирования набухания, ожижения и солюбилизации в воде и частичного удаления протеина из волокна.

Плотность цистиновых поперечных связей экзокутикулярного слоя уменьшают посредством осуществления предварительного окисления, окисления озоном (высокой степени окисления) и восстановительной обработки солью сернистой кислоты для достижения набухания в воде, сравнимого с набуханием эндокутикулы, и исключения поведения, подобного поведению биметаллической пластинки, между экзокутикулярным и эндокутикулярным слоями. Таким образом, исключается подъем вверх краев чешуек при погружении в воду волокна шерсти и усадка. Поскольку эпикутикулярный слой и слой тиоэфира эйкозановой кислоты, которым покрыта поверхность эпикутикулярного слоя, сохраняются, то обеспечивается высокая степень стойкости к усадке без ухудшения водоотталкивающей способности. Поскольку сохранены чешуйки на волокне, сопротивление из-за трения, возникающего при вытаскивании одного волокна, выше сопротивления из-за трения волокон, обработанных с использованием способа придания противоусадочных свойств, при котором чешуйки удаляют, или с использованием способа придания противоусадочных свойств, при котором чешуйчатую поверхность покрывают смолой и таким образом сдерживают перемещение волокон, получая незначительное отслаивание. Волокно шерсти, полученное в соответствии с данным методом модификации, в частности, сохраняет присущую ему от природы превосходную водоотталкивающую способность и обладает очень высокой стойкостью к усадке и стойкостью к отслаиванию.

Для производства шерстяной и полушерстяной пряжи необходима гребенная лента, состоящая из высококачественных шерстяных волокон. Для этого разработан метод модификации шерстяных волокон в процессе первичной обработки шерсти с применением поливинилового спирта. Авторы [88] предлагают заключительную промывку волокна проводить водным раствором, содержащим 2-15 % мае. поливинилового спирта, который представляет собой продукт щелочного омыления поливинилацетата. В процессе промывки шерстяного волокна водным раствором моющих средств происходит удаление жиров и других адсорбированных молекул, различных газов и веществ. Заключительная промывка шерстяного волокна водным раствором, содержащим 2-15 % мае. поливинилового спирта (ПВС), очищает поры на поверхности волокна от адсорбированных поверхностно активных веществ, являющихся причиной разрыва волокон, изменения структуры поверхности волокна.

Методами растровой электронной микроскопии (РЭМ), физико-химического анализа, механических испытаний изучена структура поверхности волокна, обработанного раствором ПВС, и установлено увеличение микрорельефа поверхности волокна и увеличение общего объема очищенных пор. Исследования показали, что поверхность обработанного волокна обладает более развитым микрорельефом, что приводит к увеличению сцепляемости волокон и упрочнению волокна, вследствие чего упрочняется и гребенная лента. Предлагаемый метод дает возможность получить волокно, сформированное в непрерывную гребенную ленту, состоящую по структуре из продольно-ориентированных упрочненных волокон, стабильную по свойствам, с повышенными прочностными характеристиками, увеличенным выходом гребенной ленты из смеси волокон и с пониженным количеством выделяющихся отходов.

Гребенная лента из шерстяного волокна, полученная предложенным методом, обладает увеличенной разрывной нагрузкой (до 1844,5 сН), пониженной неровнотой по разрывной нагрузке (до 9,8 %), отходы при кардо- и гребнечесании существенно снижены, что ведет к увеличению выхода гребенной ленты (до 6%). У гребенной ленты, полученной предлагаемым способом, улучшены качественные показатели, она имеет хорошую ровноту, практически исчезли дефекты, пушение, намоты, обрыв ленты. Существенным недостатком является ухудшение экологической составляющей производства первичной обработки шерсти.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >