Модифицирование синтетических волокон

МОДИФИЦИРОВАНИЕ

СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

В химической промышленности разработан широкий комплекс методов регулирования структуры и свойств синтетических волокон, используемый практически на всех этапах их производства.

Волокна, которым посвящена эта книга, формируют выдавливанием полимерного расплава через фильерные отверстия экструзионной головки. Экструдируемый материал должен иметь среднее значение молекулярной массы не более 150 кД (дальтон, или а. е. м. равна 1/12 массы нуклида углерода ¹²С) и узкое молекулярно-массовое распределение, чтобы обеспечить технологически целесообразную вязкость расплава (г| ~ 50-150 Па-с). Структуру кристаллической фазы волокон регулируют путем варьирования температуры и скорости выдавливания расплава, режимов охлаждения волокон, находящихся в вязкотекучем состоянии, и аэродинамического сопротивления их движению из головки [41]. Применяя специальные экструзионные головки, формируют профилированные волокна, имеющие в поперечном сечении форму овалов, звездочек или многоугольников, а также бикомпонентные волокна типа «бок о бок», «ядро - оболочка», состоящие из двух полимерных материалов или из разных марок одного полимера, отличающихся молекулярной массой [42, 43].

В процессе ориентационной вытяжки большинство синтетических волокон приобретает фибриллярную аморфно-кристаллическую структуру со степенью кристалличности 50-95 %. Их деформационно-прочностные характеристики определяются в наибольшей мере числом, ориентацией и разной длиной проходных макромолекул [44].

Свойства полимерной основы волокон регулируют методами наполнения или пластификации. При этом свойства поверхностного слоя, определяющего гидрофильность, накрашиваемость, биостойкость, антифрикционность, способность волокон отводить статическое электричество и др. направленно изменяют прививкой к макромолекулам функциональных групп [41], а также обработкой волокон так называемыми текстильно-вспомогательными веществами (авиважные средства, шлихтующие препараты, замасливатели, аппреты, антистатики и др.) [45].

Окрашенные волокна получают экструзионной переработкой специально подготовленных гранул - наполненных или «опудренных» твердыми частицами красителя либо набухающих в его растворе. Крашение полиэфирных волокон чаще всего осуществляют диффузионной обработкой под давлением в красящем растворе. Для обеспечения стабильности окраски необходимо реализовать физико-химическую фиксацию молекул красителя на активных центрах полимерного материала [46].

С помощью этих базовых методов и множества их разновидностей в синтетические волокна традиционно вводят модификаторы разной природы. Так, твердые тонкодисперсные частицы целевых добавок «наклеивают» на волокна, находящиеся в вязкотекучем состоянии на выходе из экструзионной головки, используя кольцевые [47] или плоские [48] газопорошковые потоки. Для повышения надежности закрепления частиц на волокне применяют клеящие компоненты (их вводят даже в модифицирующие жидкости, в которых осуществляют вытяжку волокон [49]).

Несмотря на очевидные успехи технологий модифицирования синтетических волокон, актуальными задачами остаются снижение их трудоемкости и энергозатратности, повышение стабильности эффектов поверхностного модифицирования волокон и расширение номенклатуры модифицирующих веществ. Возможности решения некоторых из этих задач при целевом модифицировании полиэфирных волокон с привлечением методологии крейзинга рассматриваются далее.