Получение огнестойких, несмннающихся и гидрофобных тканей
![](https://proizvodim.com/wp-content/themes/Pacifica/images/date.png)
![](https://proizvodim.com/wp-content/themes/Pacifica/images/user.png)
В последнее время исследователи все более склоняются к тому, что причиной воспламеняемости целлюлозных материалов является разложение (при продолжительном тепловом воздействии) промежуточно образующегося левоглюкозана с выделением легко воспламеняющихся продуктов [19, 20].
Швенкер и Паксу [19] выдвинули гипотезу о том, что соответствующая химическая модификация по месту первичных спиртовых групп при шестом углеродном атоме в целлюлозной цепочке может помешать образованию левоглюкозана в модифицированных глюкозных остатках при тепловом воздействии.
Указанные авторы стремились подобрать такой модифицирующий агент, который реагирует преимущественно с первичной гидроксильной группой целлюлозы, имеет низкий молекулярный вес, легко замещается на галоген и дает устойчивую модификацию в пределах приемлемого рН, предотвращая образование левоглюкозана. Наиболее подходящими для этой цели реагентами оказались мезил - и тозилхлориды.
Реакция мезилирования протекает в результате воздействия мезил - хлорида на целлюлозу, обработанную 20%-й NaOH, Или при воздействии суспензии мезилхлорида в пиридине на целлюлозу: целл. — 0H-FCH3S02Cl-F-Na0H -> целл,—0S02CH3+NaCl+H20. Мезшщеллюлозу затем суспендируют в 20%-м водном растворе NaX (Х-галлоид), добавляют твердый углекислый барий и нагревают под давлением в течение 15— 30 мин.
В результате подобных обработок получается огнестойкая целлюлоза; наибольшую огнестойкость имеет йодцеллюлоза.
Но ввиду сложности, длительности и сравнительно высокой стоимости этот вид обработки конечно не нашел применения в промышленности.
Широко используются в промышленных масштабах методы пропитки тканей антипиренами [21] и растворами фосфоросодержащих соединений!22]. В США пользуются пропиткой АРО, которая получается при взаимодействии этиленимина с РОС]3 или с PSC13 (пропитка APS). Реакция получения пропитки АРО проводится следующим образом: к холодному раствору этиленимина и кислого акцептора (подобного триэтиламину), в инертном растворителе, подобном бензолу, добавляется РОС13.
Реакция протекает по схеме
POCl3 + 3HNCH2CH2 + 3R3N OP(NCH2CH2)3-f 3R3N - НС1.
Полученный продукт отфильтровывается и очищается перекристаллизацией из бензола. Ткань пропитывается водным раствором АРО (или APS) Совместно с 'хлористым тетраоксиметилфосфонием С1Р(СН2ОН)4 (так называемая пропитка ТНРС [221), затем высушивается и нагревается в течение 5 минут при 140°. В результате образуется термоактивный полимер по схеме
OP(NCH2CH2)3-HHOCH2)4PCl t^l
(СH2CH2N)2PNCHjjCН20СН2J(СН2ОН)2 - f НС1 + нсно. I
Н
Количество полимера на ткани составляет 5—10% от веса ткани. Такая пропитка обладает хорошей огнестойкостью, устойчива к многократным стиркам и действиям гнилостных бактерий и плесени.
В 1957 г. в США было выпущено 60.5 млн ярдов тканей, пропитанных ТНРС N.
Важнейшей проблемой при выработке текстильных изделий является придание им Несмннаемости и безусадочности. Для придания этих свойств целлюлозным материалам необходимо образование в них хотя бы небольшого числа межмолекулярных химических связей.
Поперечные ацетальные связи можно получить при взаимодействии с целлюлозой различных бифункциональных соединений; формальдегида I23], диальдегидов [24], метил ольных производных мочевины, мел амина и фосфония, соединений, содержащих иминные, эпоксидные и винильные группы.
При реакции целлюлозы с указанными выше соединениями разрывается цикл этиленимина или соответственно двойная связь ви - нильной группы в молекуле реагента, применяемого для сшивания, и образуются химические связи между макромолекулами целлюлозы. Для примера ниже приводятся две реакции образования поперечных связей в целлюлозе: 1) с винилсульфонатами [®] и 2) с триэтилен - фосфорамидом I1'26]
I NaOH
TOC o "1-3" h z 2 Целл. —OH + CH2=CHS02CH==CH2-------------- >
I i
—> Целл. —0CH2CH2S02CH2CH20— Целл. (1)
Z Целл.—ОН + [_>>N-p-N<2j - Н2С 4 N ' СНг
Нгс^снг
Целл. —0—СН2—СНг—NH Снг — 0=P-N<]
Целл—0-снг-снг—NH СНа
Сшивающие реагенты должны использоваться с учетом жесткости самой целлюлозы, так как применение повышенного количества этих реагентов приводит к увеличению жесткости и хрупкости целлюлозных изделий. Количество сшивок между молекулами целлюлозы регулируется добавлением некоторых веществ (многоатомные спирты, глицерин или амины). Сшивающий агент вступает во взаимодействие с целлюлозой и с веществом, регулирующим сшивки [50].
При указанных выше обработках жесткость ткани увеличивается, поэтому одновременно вводят пластификатор (производные жирных Кислот с длинными цепями или полисилоксаны) в количестве О.5°/0 к весу ткани [26|.
В 1956 г. в США было произведено 1.4 биллиона ярдов несминаемых тканей (стоимость обработки 3—5 центов за ярд) [1].
Большое внимание уделяется также в последнее время пропиткам, сообщающим водо - и маслоотталкивающий эффект целлюлозной поверхности [27-30]
Хорошие результаты получаются при пропитке ткани латексом фтор - каучука (1,1-дигидроперфторбутилакрилат) ]27].
Обработанная таким образом ткань не пропускает масла в течение 2 недель, а капли воды остаются на материале, не впитываясь до их высыхания, кроме того, такой материал меньше загрязняется.
Гидрофобные свойства приобретает целлюлоза также при обработке ее металлическими мылами. Для этого целлюлоза пропитывается стеара - том, нафтинатом или резинатом натрия, а после чего растворами солей соответствующих металлов. Наибольшее гидрофобизирующее действие оказывают соли Al, Си, Pb, Zn [30].
Обработка ткани некоторыми водорастворимыми кремний-органическими соединениями [29] и водной эмульсией комплексных соединений хрома, в частности хлорида хрома с перфтормонокарбоновой кислотой Р8], также значительно повышает устойчивость к проникновению масел и других углеводородов.
Пропитки, основанные на отложении на поверхности волокон ткани окислов металлов, металлических (нерастворимых в воде) мыл, парафинов и восков, очень неустойчивы к трению, в особенности при длительном атмосферном воздействии. Химически стойкие водоупорные (водоотталкивающие) свойства можно придать ткани только путем полного или частичного замещения гидрофильных групп целлюлозы теми или иными гидрофобными группами. Наиболее прочно вошел в практику зарубежных фабрик так называемый способ веланизации тканей, получивший название по наименованию препарата — «Велан РФ» ]47], представляющего собой хлористый октадецилоксиметилпиридиний.
C18H37OCH2NCsHS
I
С1
При взаимодействии этого препарата с целлюлозой гидрофильная группа «—ОН» последней замещается на гидрофобный радикал с выделением НС1, которая нейтрализуется уксуснокислым натрием.
В последнее время синтезировано большое количество веланоподоб - ных продуктов]48]. Велан и веланоподобные продукты сообщают текстильным волокнам стойкие водоотталкивающие свойства, не исчезающие после многочасового кипячения в мыльном растворе и воздействия органических растворителей (бензол, толуол, ацетон и др.).
Воронковым и Калугиным [49J показано, что обработка целлюлозных волокон и тканей кремнийорганическими препаратами типа поли - алкилгидросилоксанов, алкилацилоксисиланов и полиалкилсилоксано- латов некоторых металлов дает возможность получать водоотталкивающую пропитку, устойчивую к действию повторных стирок. Авторы считают, что при указанных обработках имеет место химическое взаимодействие мономерных и полимерных кремнийорганических соединений с гидроксильными группами целлюлозы с образованием химической связи С—О—Si, например
Целл. (0Н)+ RCOOSi^ Целл. —О—Si^ + RCOOH Целл. (OH) + HSi^ - и» Целл. — О—Si^+H2 Целл. (ОН) + ClSi^ —Целл. — О—Si^ + HCl.