Коллоидно-химические закономерности поверхностной модификации хлопчатобумажных тканей с помощью ФТОР-ПАВ тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.11 ВАК РФ

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт имени Д. И. Менделеева

На правах рукописи

ЖИРОНКИН АНДРЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОВЕРХНОСТНОЙ МОДИФИКАЦИИ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ ТКАНЕЙ О ПОМОЩЬЮ ФТОР-ПАВ

Специальность 02.00.11 — Коллоидная и мембранная химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва — 1992

Работа выполнена на кафедре аналитической, физической и коллоидной химии МГТА им. А. Н. Косыгина.

Научный руководитель — доктор химических наук, профессор В. А. Волков.

Официальные оппоненты, доктор химических наук, профессор Лунина М. А.; кандидат химических наук, старший научный сотрудник Коренев А. Д.

Ведущая организация — Московский институт тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова.

Защита состоится 2-' мМЖ._1992 г.

в Н*а часов на заседании специализированного

ученого совета Д 053.34.04 в Московском ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева (125190, Москва, А-190, Миусская пл., 9)

в ауд. №

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре МХТИ им. Д. И. Менделеева.

Автореферат разослан М оал^^м—0 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Г. А. ДВОРЕЦ КО В

I. 0Щ1Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Изучение поверхностны:»:, в частности, лектроповерхностных свойств волокнистых материалов имеет боль-ое теоретическое значение. Как. известно, проблема выявления■ акономернастей возникновения и структуры двойного электрическо-о слоя на границах раздела фаз является одной из основных в оллоедной науке. Эти свойства поверхности оказывают также боль-бе влияние на целый ряд различных физико-химических и коллоидно имических процессов, лежащих в основе технологий отделки и ыоди-икации текстильных материалов.

Немаловажное значение в улучшении качества тканой приобрета-т придание текстильным материалам таких свойств как маслоустой-ивость - способность тканей противостоять смачиванию маслами, последнее время в ряде стран для придания тканям маслоотталки-ащих свойств, стали использовать целый, ряд различных фторсодер-ащих ПАВ, имеющих в качестве гидрофобных групп фторуглеродные зпи. В отечественной практике такие разработки крайне малочис-знны. . ,

Анализ литературных данных показал недостаточности в мировой эавтике и лрчги .родцое отсутствие работ отечественных исследова-здей в области выявления : закономерностей образования и стро-1ия двойного электрического слоя на границе раздела волокнооб-13ующий полимер-водный раствор. В этой связи возникла необходи-)сть•проведения исследований по выявлению структуры и параметров ЭС на поверхности полимерных волокон. Изучение структуры ДЗС , /разованного на поверхности раздела волокно-водный раствор блек-юлита, величины заряда.поверхности и 9 -потенциала явлнетей гтуальной задачей,' решение которой позволит разработать эффек- 1 пшые методы управления и контроля при поверхностной модификации >локон с целью более, полного и эффективного использования доро-ютоящих фтореодержащих поверхностно-активных веществ.

Работа выполнялась в рамках программы ГК11Т СССР' "Ресурсосбе-¡г'ающие процессы металлургии и химии" по направлению "Экологи-!ски чистые поверхностно-активные'вещества". Тема''Исследование .сорбционного модифицирования текстильных материалов с поцощио ^логически чистых поверхностно-активных веществ". . Цель работы, состояла в выявлении механизма образование и ■руктури двойного электрического слон на повер;ности хлопкового

волокна различной степень очистки и в установлении коллоидно-химических закономерностей поверхностной модификации хлопчато-* бумажных текстильных материалов фторсодержощими поверхностно-активными веществами.. • • ....

Поставленная задача требует решения в комплексе ряда вопро- ■ сов, которые предполагают:

- исследование закономерностей образования двойного электрического слоя, определение потенциала и удельной плотности зарада поверхности хлопчатобумакных текстильных материалов; '

- исследование влияния условий подготовки поверхности волокон, способа очистки и отбеливания на электроповерхностные свойство;

- исследование коллоцп,но-химических свойств фторсодержащих поверхностно-активных веществ различной химической природы;

- разработка способа получения хлопчатобумажных тканей с маслоотталкйвающими свойствами из водных растворов фторорганичёс-ких поверхностно-активных веществ.

Научна^ новизна. Впервые проведенные систематические исследования электроповерхностных свойств хлопковых волокон, а также исследования по влиянию адсорбции фторсодеркащих поверхностно-активных веществ на величину удельной плотности заряда поверхности, позволило еыявить механизм и закономерности образования поверхностного зореда волокон хлопчатобумажных тканей, установить влияние рН среды, концентрации фонового электролита и степени очистки на электроповерхностиые свойства (плотность поверхностного заряда, потенциал поверхности, электрокинетический потенциал) хлопкового волокна.

Сопоставление результатов растете^ выполненных в работе но ОСНОП.1ШШ теории полиэлектролитов и теории Гуи-Чешена для Д1И -Лузного слоя из адсорбционных данных, с экспериментально получен-шии олектрокинетическими данными показало, что для хлопкогсто волокна ^ -потенциал не может служить мерой, характеризующей величину удельного полерхностного заряда.

Определено влияние рН среды и адсорбции (¡торсодерг.-ащих поверхностно-активных веществ на алектропорерхностнче свойства хлопкового волокна. Гасчитаны основные параметры дгзоГг-

ногЬ электрического слоя волокон хлопчатобумажной ткани.

Практическая ценность. Впервые на основе изучении алоктропо-верхностных свойств - удельной плотности заряда поверхности, установлена взаимосвязь структуры адсорбционного слои ПАВ и поверхностных свойств модифицированных; тканей и предложены у слоима поверхностной модификации изделий из текстильных материалов катнонак-тивных и неионогенного фторсодержащих ПАВ для предания маслиоттал-кивающих свойств.

Разработан эффективный метод управления и контроля псьерхно- . стной модификацией текстильных волокон с целью получения текстильного материала с заданными свойствами. Управление процессом образования модифицирующего слоя на поверхности волокна хлопчатобумажных тканей, исходя из электроповерхностных явлений, позволит повысить эффективность использования дорогостоящих фторсодержащих' поверхностно-активных веществ и обосновать условия поверхностной модификации на научной основе,

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и.обсуждены на Всесоюзной научной конференции "Проблемы модификации природных и синтетических волокнообразующих.полимеров" (г.Москва, 1991 г.), на Семдааре "Применение- ПАВ п текстильной и какевойной промышленности" (г.Щебекино, 1992 г.) и на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов МГТА им.А.Н.Косыгина (г.Москва, 1991 г., ISQ2 г.). По результатам исследований электроповерхНостшх свойств волокнистых материалов на кафедре аналитической, физической и колло-вдной химии МГТА им.А.Н.Косыгина поставлена работа, для УИРС.

Структура и объем работа. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, включающего 143 наименования. Текст диссертации изложен на 165 страницах, работа содержит 38 рисунков и 15 таблиц.•

СОДЕНКАШЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, показаны научная новизна и практическая значимость работы, а также основные резулитати.

Обзор литературы состоит из трех разделов, a icoTopLix'рассмотрены электрохимические свойства границы раздела твердая поисрх-ность-водная среда, в том числе и поверхности волокон, к-оллиццно-химические свойства фторсодержащих поверхностно-активных вицесчь и поверхностная модификация волокон.

Анализ научно-технической литературы показал, что для количественного определения адсорбции ионогенных ПАВ на поверхности волокон олектрокннетические измерения в общем случае представляют лишь относительную ценность, так как электрокинетический потенциал является лишь частью горяда поверхности и, кроме того, этот способ расчета не учитывает вклада специфической адсорбции. Применительно к задаче определения плотности поверхностного зареда и тесно связанного с ним явления адсорбции ионов и ионного обмена измерение удельной плотности заряда поверхности оправдайо в большей степени, чём определение электрокшетического потенциала Для выявления электрического и специфического вкладов целесообразно провести исследования адсорбции катионактивных и неионоген-ных фторсодерясащих ПАВ.

Данные литературных источников о поверхностной активности водных растворов фторированных ПАВ позволяют предположить о высокой эффективности использования такт ПАВ в качестве модифицирующих препаратов, для предания специальных свойств тканям.

. Одним из перспективных направлений повышения эффективности придания текстильнш изделиям специальных свойств является использование веществ, способных взаимодействовать с функциональными группами молекул модифицируемой поверхности с образованием прочных химических связей.

Вещества, использованные в работе. В соответствии с классификацией, учитывающей природу ПАВ, вещества., использованные в работ могло разделить на поногеннке, нейоногенные и амфолитные поверхностно-активные вещества.

Исследовались *ШАВ общой формулы

■ о г*°

где Яр - фторсодеркащий радикал; Р' - нефторированный гидрофильный фрагмент молекули.

Основные характеристики исследованных ПАВ приведены в табл.I,

Тэблтр I

Колловдно-химические свойства исследованных ПАВ

ГШ Формула Обозначение шшао3 моль/л -. м^/пол!

I 2 • 3 4 5

1. (СРг)Л н (СН V 05Оа 0' .СБ 1,4 58

3 4 П

______"""¡¡¡Г"'¡Г' гГГ

2 - а (сгг)7 кнСси _ ^ СсНз>2

з.

4.

о.

а члс-б т,о

1 ( 1)бС-ННССНг)>(СНэ)г

ч -о СгНфи!

о,о 70

Р(С* ^ Н^Нб)И(СН3)Д Н<,Ои]С

а час-с о,с г.т

о

С^ - с - СР ч ^^ ^ ПШС-Ц - 13

Кроме ПАВ в работе били использованы хинрешстивп прощ.пиленного производства с квалификацией но нитке "гги". Пес-ледово- < лась хлопчато-бумапшоя ткань орт. 54Т, арт, 143, не содержащая химически волокон. Ткань подвергалась следующей очистка: навеска ткани видерживалась в течение 24 часов п раствора 11С1, затем промывалась и выдерживалась в дистиллированной воде в течение 24 часов, После промывки волокна отнимались. Отстой жидкости пройерлли на отсутствие хлоридов. При этой подготовке удалялись все водорастворимые примеси. Зшгаслива-тели, жировые и воскообразные включения удалялись при -экстракции ССТ.4 в аппарате Сокслета п течение 0 часе и. Удплопни окрашешак компонентов волокна проводились путем отбеливания по стандартному режиму.

Методы исследований. При изучении электроновср^лостнп;: свойств волокон и исследовании двойного электрического ело« использовали метод потенциала протекания - для определения элоктрокинетического иотеициапа подокон, и йотетуюме'трич.-с-кий метод (метод кпслотно-о.сповпого титрования) дли енр-.-доле-шп удельной плотности заряда поверхности,

При изучении адсорбции на волокно и иоллоид^-хипичоекп:: свойств фторсодержицих поверхпоетпо-пктивпых- шлцестп .нспг.-ль-зовали .иитер^ороиетрический и но'гсттомцтрпчсскиП 1 .р'ч'од! 1дни измерения поверхностного иатяссиик - метод отрыва )п< ит,!

Электроповерхностние свойства волокон. Проведено систематическое исследование электроповерхностных свойств'хлопчатобумажной Ткани, поверхность волокон которой, несущая слабокислый карбоксильные группы, является хорошей моделью поверхности с пе ременным•зарядом. При этом было изучено влияние рН среды, конце трации шадиферентного электролита и способа очистки на электроп верхностные свойства.

{Ымх^'ШЫ ксследодания, пример, которых показан на рис.1,пока» что заряд увеличивается с увеличением рН, так как зиряд на лове хности волокна в щелочной среде возникает в результате диссоциа ции карбоксильных групп, степень которой повышается с ростом pli Точка нулевого зареда имеет.достаточно четкое положение и соста Ляет рН0 = 1,9±0,2 и не.зависит от присутствия электролита. Оче видна также перезарядка при рН < рН0 • При РН выше ТНЗ. зарод поверхности отрицателей и ионы натрия выступают .в роли противои нов. Поверхностный заряд становится более отрицательным с роете концентрации соли при постоянном значении рН. Это может бить сл ствием увеличения кажущейся константы ионизации поверхностной кислотной группы. .

При рН меньшем ТНЗ, где противоионами являются анионы, новь хность становится более полшительной с возрастанием концентра! электролита. Возможный механизм перезарядки макет заключаться и протонировании-карбоксильных и гвдроксильних атомов кислорода на поверхности хлопкового волокна.

Достижение для всех,образцов хлопчатобумажной ткани некотор го постоянного значения удельной .плотности заряда указыьает на то, что поверхностный потенциал определяется диссоциацией тольн одного типа ионогенных групп. Для исследованных волокон такое значение достигается при pH=7j;0,3.

Используя теорию полюлектролитов и выявленные зависимости т (РН) была определена константа (К0) ионизации карбоксиль групп хлопкового волокна. Найдено, что константы ионизации рК0 лежит п Пределах 4,4 - 4,7 в зависимости от концентрации алекut лита, что хорошо согласуется с величиной;рК0 слабой оргашншскс кислоты. • '

Исследование удельной плотности заряда ш поверхности хлопчатобумажных. волокон показало, что наблюдается сходный характер полученных крииьк для различного времени адсорбции ионов'01Г их if1" при кислотно-основном титровании карбоксильных'групп'волокне

1ИС;2). Это означает, что формирование заряда - уииьерсалыюе |Ление.

Согласно теории Гуи-Чепме^а, падение потенциала в диМуоном юе в первом приближении описывается экспоненциальнш законом, m любого произвольного потенциала поверхности макет быть испо-»зовано уравнение Овербека

.<f«.i|LTBP(-«,) ч'

i« г. (е":1Ь/*«т-0/( E^f-^ + i)

р^ потенциал двойного электрического слоя на расстоянии эс от эверхности, который равен ^ -потенциалу на плоскости скольже-<я; Cj>0- потенциал поверхности. Следовательно г при любом заданном рН= Ц,

Если полагать, что положение плоскости скольжении при посто'ин-гве ионной силы раствора не изменяется при варьировании pH, тога для двух значений pH (рНа / pHj, полагая 0Cn = X» (Q) _ tia)

f . v •

<)RT Ji МЬ[ /|RT J

Уравнение (3) позволяет проследить за изменением поверхпост-ого потенциала при изменении рИ по измеренным значениям элсктро-инетического потенциала.

Для раствора I,1-валентного электролита уравнение Гуи-Чепмена ля произвольного потенциала поверхности имеет ьцц:

де А = \2££0ЦТ

Для вычисления С^Кл/м2) по изотерме^/(pH) мы приняли = 200 м^/г, полученную с помощью метода обмена растворителе, ри котором вся вода заменяется на с укор, пентан перед ta/cyuniBi • нем волокон для измерения по методу БЭТ..'Расчитанниь по ..кг;-:ериментальным данным кислотно-основного титрования штчеши О0 Кл/м2) ,(ро) С£„(а> и экспериментально определеннее методой т-чешллл] [ротеканйя значения <£ приведены,» таблице 2 и на риоунк'з ,'i.

4 6 8 10 рН Рис. I.. Влияние рН среды и концентрации НаСТ- на удельную плотность поверхностного заряда х/б ткани. 1Сйнцентрация электролита (НаС1) моль/л:

г-кг^з-

I,- 1,0: 4 _ Ю . 1 '= 60 мин.

4 б 8 10 р!1 Рис. 2. Зависимость, удельной плотности поверхностного заряда х/б ткани от рН среди. i - т = 60 мин; 2 - <£ = 35 мин.

4 б - 8. 10 рН ' Рис. 3. Влияние рН среди на электрокинетический потенциал (I, 2) и удельную плотность поверхностного заряда в раст-. соре 10"3?.;оль/л НаС1.- 1,3-оксперимеиталыше данные; 2 - расчётные значения. '

4 б 0 10 рН Plie. 4. Изотерма зарпд/рН цлг х/б ткани различной очистки.

1 - отбелешшй образец;

2 - очищенный образец;

3 - промышленный образец.

, Таблиц

Электроповерхностные свойства хлопкового волокла в растворе НаС1 при концентрацииКГ^моль/л ¿¿=0,876 ,

рн

2,8. 0,6 3,1 8,10 0,089. 1,85

3,5 1,5 6,6 20,40 0,230 4,78

4,2 4,0 10,0 54,05 0,558 11,60

5,3 10,5 15,1 87,04 0,795 .16,45

6,0 15,0 17,9 105,05 0,888 18,56 '

6,4 18,1 . 19,3 114,54 0,927 19,3

?,4 25,4 ' 20,6 131,65 0,984 20,(5

8,0 28,8 21,3 137,91 1,001 20,8

9,1 31,3 21,8 142,12 1,012 21,0

9,4 31,6 21,8 142,68 1,013 21,1 •

Как ввдно из приведенных данных, наблюдается хорошее согла- • сие между экспериментальными и расчетными значениями электрокинетического потенциала. Хорошая срзвкимость изоэлектрической точ-1 ни и точки нулевого заряда является свидетельством того, что диссоциация карбоксильных групп и адсорбция ионов водорода на поверхности целлюлозы являются источником поверхностного зардна и, следовательно, приводят к формированию двойного электрического слоя.

Вычисленные значения поверхностных потенциалов практически на порядок выше электрокинетического, причем с разбавлением ота разница увеличивается. Одной из причин такого различия (р и <|>0 может быть неучет удаленности границы сколь, ген и я от поверхности иолокча за счет набухания аморфны, участков. В этом случае поло-л'гение границ скольжения смещается дальше в объем раствора, сни-а я тем самим элеитрекинетичеокия псюнциал.

С удалением плоскости скояь^еп'.ч от поверхности происходит рос; I олцини гран;1чнмх слоев вели. Гп ураипенш (I1 бнпя • ымне-лыи. »слппша гцпро,' инамически пепельного слот в 10"^ мсло/л ■ НлС! и данных таСмцр 2. ич» Iътлчшы сказ ■л.и.ь раоцо;: 13 им," чю сущестгенио толщины слон йпьуна.

\

результаты изучения влияния способа очистки на злеитроиоъир-хностные свойства волокон представлены на рис.4. При очистке 113 пор волокна удалится водорастворимые и оргацорастворимые •Ьещества, что приводит к образованию большей внутренней поверхности. Увеличение удельной поверхности приводит к росту числа функциональных групп, придающих заряд поверхности. При отбелке возможно образование новых ионогенных групп на поверхности ьоло-кон';

Адсорбция фторсодержащих ПАВ из водных растворов на хлопковом волокне.

Доследование влияния рН растворов и адсорбции фд-орсодер^ащих ПАВ на э^ектроповерхностные свойства волокон показало, что у,ле неббльшие добавки ПАВ моль/л) снижают поверхностный зар»д

до нуля. Уменьшение заряда связано с тем, что при рН>рН(ГНЗ в результате адсорбции катионактивных ПАВ и их взаимодействии с пиве рхн ос тньми 1^уппаыи волокна происходит нейтрализация карбоксильных потенциал определяющих групп. Наличие на поверхности ио-, лимера заряженных групп способствует в случае ионогенньк. ПАЬ электростатическому взаимодействию волокна с ионизированными молекулами ПАВ. Некоторый вклад в снижение поверхностного заряда ■ вносит .специфическая адсорбции катионов ПАВ, приводящая к вцтес-, неник) молекул воды р поверхности, целлюлозы и, следовательно, разрушению гидрзтнрго слоя. Это Четко видно, если сравнить адсорбции; ПАВ при и&менений величины фторуглеродного радикала на две группы -Ср2~, например, Ч&С-6 и ЧАСт-8 (рис.5). Ввдно, что увеличение . фтору щеродного радикала сдвигает ТНЗ в сторону меньших концентраций раствора ПАВ. Рост концентрации раствора и формирование на поверхности волокна второго адсорбционного слоя приводит к пореиард1£ ке поверхности, целлюлозы, поскольку функциональные группы адеорби-pyющиx¿я молекул ПАВ имеют положительный заряд. При насыщении адсорбционного мо^осдря ПАВ поверхностный потенциал будет ра- ■ вент нулю. В. этагсостоянии проявляются Только специфическое, адсор-бат-ад'сорбент и адсорбат-адсорбез: взаимодействие.

Изотермы адсорбции, представленные .на рисунке б мо„иш условно разделить на четыре области: первая соответствует илоктриста- ■ тичебкому взаимодействию (сорбции) отдельных катионов отрицателык . эардаеннши центрами хлопкового волокна; во аториП области и результате повышения концентрации ионов ПАВ усилипаотсн притяните

2 3 4 С-Ю4моль/л

А'Ю5,ыоль/Г

10'

1СГ5 ГСП4 С_

Рис. 5. Влияние концентрации раствора КЛАВ на "удельный за- , ряд поверхности х/б ткани. I - СБ; 2 - КБ; 3 -ЧАС-6; 4 - ОГФП; 5 - ЧАС-8.

иолъ%

Рис. б. Изотерма адсорбции ионов КЛАВ на поверхности х/б ткани. I - СЕ; 2,- 105; ? _ ЧАС-6; 4 - ОГВД; 5. - ЧАС43.

А-Ю5, моль/г

м.о.

Кл/г у.е. НО

2 4-6/8 10 СЛО'

. моль/л ноль/л

Рис. 7. Изотерма адсорбции '- Рис. 8. Влияние концентрации

ПФСК-8 на поверхности х/б . раствора ПФС1Г-8 на плотность

. ткдни. заряда поверхности (I) и'мае- -

лоустойчияость <2) х/б ткани.

г

фторуглеродных радщсалов этих ионов к поверхности волокна (вклад специфической адсорбции).-Ван-дер-Ваальсово взаимодействие при адсорбции катионов р итоге становится основной причиной изменения не только величины, но и знака заряда поверхности раздела фаз. Наконец, прявление платр на последнем участке изотермы означает полное прокрытие поверхности адсорбента бимолекулярным слоем.

В случае неионогенного ПАВ (рис.8) снижение поверхностного зареда происходит в результате блокировании заряженных центров. :В этом случае взаимодействие происходит преимущественно в результате, сил Ван-дер-Ваальса.

• Изотерма адсорбции неоиногенного ПАВ, представленная на рисунке 7, имеет явно^выраженную 3 -образную форму. Таком тип изотермы характерен для слабых взаимодействий адсорбент-адсорбат. На первой стадии адсорбция обусловлена в основном ориентацией'молекул' поверхностно-активного вещества на поверхности. В этом случае можно предположить, что молекулы растворенного вещества стремятся расположиться параллельно поверхности. На последующих стадиях ад-' сорбции усиливается доминирующая роль взаимодействия адсорбат-адсорбат, что приводит к вертикальной ориентации молекул.

Изучение влияния рН среды на адсорбцию фторсодеркаа(их ПАВ показало, что ПАВ имеют малое сродство к карбоксильным группам .поверхности при рН близких к ТНЗ. Повышение адсорбции наблюдается В области рН.при изменении от 2 до 7. При этом адсорбция возрастает очень интенсивно вместе с повышением рН. Нине точки нулоного заряда поверхности адсорбция пренебрежимо мала. При рН 7 достигается величина предельной адсорбции.

Поверхностная модификация хлопчатобумажной ткани с целью придания маслоотталкивающих свойств' • Результаты потенциометрического исследования позволили сделать, заключение о закономерностях адсорбции фторсодеркащих ПАВ на отрицательно заряженной поверхности хлопкового ьолокна, а также дать рекомендации по оптимальным условиям поверхностной модификации ' с целью получения тканей с заданными поверхностными свойства-, ми. , . .

Перфторалкильный радикал Яр неионогенного-ПАВ ГИСК обладает сильными олектроакцецторными свойствами (Елсев, Плетней), что -приводит к росту дипольного момента и повышенны реакционно!! сно-

Î3

собности карбонильной группы. В присутствии води или рошсцноп-

носпособиых групп, например, гидроксильш.к, на попор::пости

волокон, имеющих подвижный протон, возможно взаипсдсПстпЬе

с поверхностью по реакции

g ÇH..mR , i

Z R-COQ" + CgFi7-C-CF'' + H20^C8F

CF» '

' fr - . CH...-COCR

/.'isr RC(D)D-Ç-0(O)CR .+ Ha.0

. CFcày'sctF

где R - фрагмент молекулы целлюлозы.

В результате-этой реакции адсорбировании:: молекул нанопо-гешгого фторсодеряащего ПАВ с поверхностными группами целлюлозы, для осуществления которой требуется нагревание в присутствии кислого катализатора, адсорбционный слой становится хемосорбционным и закрепляется на волокнах что позволяет по- ■ лучить долговременный аффект модификации.

Исследования адсорбции фторсодержащего ПАВ на хлопковом волокне показали* что формирование тдеорбцнопного слоя завершается при равновесных концентрациях раствора близки:: KiU или пределу растворимости. Можно считать, -что формирование ыонослоя прекращается, если заняты все функциональные группы макромолекул адсорбента, способные химически взаимодействовать с реакционноспособнши группами ПАВ. • •

Предварительные исследования показали, что использование катионактивных фторсодер-лащих ПАВ з качество олеофо.'н-заторов менее эффективно, чем ПФСК. Основной недостаток катионактивных ПАВ состоит в том, что их олеоф^бишфуш.ес Действие проявляется в относительно' узкой области конце! г-тршуш растворов - вблизи форнироьопня первого адсорбпцоп-'ного слоя. Кроме того с экологической точки зрении прппелх-пне IIÎIAB оправдано в большей степени. Поэтому дня придрин;! • мйслоотталкивапщих свойств в çcCoi.c бгя испольоовс.н вода)-.'?, pteTiiop ГС5С1С-0. В результате била получена ткаш. с высокой наслоустой'швостьо (рис. 8), которая повгшгется поело ог'рр-Сотки модифицированной ткани в перхлпр-этилене.-

выводи

. I, Потенциоиетрическим методом и методом потенциала просекания изучено влияние рН среди, концентрации фонового элок-'тролита. и степени очистки на электроповерхностиые свойства хлопкового Ьолокна. Определены степень и константа ионизации поверхностных карбоксильных групп: рК0 лежит в пределах -4,4-4,6 в зависимости от концентрации электролита. Установлено, что диссоциация карбоксильных групп и адсорбция ионов водорода на поверхности целлюлозы являются источником поверхностного заряда. В зависимости от рН среды ионогенные . функциональные группы могут придавать как положительный, ..Так и отрицательный потенциал поверхности волокон целлюлозы.

2. Результаты расчетов, выполненных на основании теории по,пиэлектролитов и теории ДЭС Гуи-Чепмена и сопоставление экспериментальных данных с теоретически расчиташплми показало, что для хлопкового волокна ^ -потенциал не может служить мерой, характеризующей-величину поверхностного потенциала. .• . '

3. Установлено,что удаление загрязнений и примесой с поверхности волокон повышает поверхностный потенциал.

4. Изменение химической природы поверхности волокон,

. происходящее в результате окислительной деструкции при отбе-■ливании,-приводит к- повыпению их адсорбирующей способности '.не только по отношению к катионактцвиым . ПАВ, адсорбция которых является .в значительной море результатом электростатических взаимодействий, но и к неиоиогенному веществу, адсорбирующемуся практически в результате дисперсионных взаимодействий.

; ; 5. Предложен способ определения электростатического ■ вклада в адсорбцию фторсодеркащих ПАВ, основанный'на исключении поверхностных карбоксильных групп из ионообменном ад. сорбции. Исследовано влияние рН среды и адсорбции фторепдер-•дгацпх ПАВ на электроповерхпостныс свойства хлопкового волокна.. • .

б. Впервые на основе изучения .электропопсрхпостпп:; ' свойств удельной плотности зглрмдо поверхности,- установлено . ■влаикосвязь структуры адсорбционного слон ПАР. и пои^рхност-

in« cboHctd модифицированных тканей и предложены условия i поверхностной модификации тканей текстильных штериолоп иа водного раствора неионогетюго фторсодерхощего ПАВ длп придания маслоотталкивашцих свойств текстильным хлопчатобумажный материалам. Установлено, что для эффективного иаслооттял-кивания необходимо, и достаточно степони заполнения, равной 0,-8 от емкости монослоя. Химическое закрепление молекул пер-фторированного 1MB позволяет получить долговременный олеофоб-ный эффект.. "

7. Установлено, что обработка пропитанной из водного раствора ПАВ ткани 'органическими хлорсодержащшш рсстворитЬ-лями не только не снижает, но даке несколько повшост насдо-отталкивающуй способность ткани.

Основные результаты диссертации изложены в следутедн:: работах: . .

1. Жиронкин А.И., ,Гордеев A.C., Волков В.А. Элсктро'по-перхностные свойства некоторых волокон./ В сб. Модифицированные волокна и волокнистые материалы со специальными с'воП-ствш.ш. -< X, МГТА им. А.Н. Косыгина. - 1992.

2. Садова С.Ф., Волков В.А., Гордеев A.C., ЗКнрошшк Л. II. Влияние модификации поверхности шерсти на электроповор::-irocTiiue свойства и процесс крашения шерстя!и.г: материалов, обработанных в плазгге тлеющего разряда.//Изв. Вузов, Сер. Технология легкой пром-сти» - 1991. - Г' р.. - С. 37-4Т.

3. Садова С.Гордеев A.C., Жиронкин А.И. Влплппо иодпфикаи,«!! поверхности шерсти на электроповерхностпыо сг.оП-гтеа и процесс крашения перетяни:; материалов, обработанные

з плазме тлеющего разряда.// Тезисы докладов ВсессошюР, тучной конференции "Проблемы модификации природшг. и атлетических волокнообразующие полимеров". Тез. доти. - .'!., [991. - С. 99-100.

4. Жзфошош АЛ!., ВоЗжов В.А., Рлерв A.S., Ермолов Л.-1. Хтсофобпоя пропитка ::/б тканей с помогдью фторсодсрет.-рго геионгонного ПАВ.// Тезисы докладов семинара "Пршсиешга

'AB а текстильной я ко;тевоиноП прошплленности". Тоз. деши -¡ебекиио, Т992.

5. Жиронкин А.П., Волков В.А. Исследование двойного электрического стол хлопкового волокна в растворах ЫаС1.// 'Коллоидн. журн. - 1592. - Т.;'54,' Г? 4.

' 6, Волков В.А., Жиронкин А.Н., Елеев Л.Ф. Ермолов А.Ф. МаслоотталкиЕащая отделка хлопчатобумажней ткани из вод--гинх растворов фюрсодержацего ПАВ.// Изв.. Вузов. Сер. Технология легкой прсгг-сти. - 1992. - !" 2.

Л

г