Гетероадагуляционное модифицирование полимерных волокон высокодисперсными металлами в жидких средах тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.11 ВАК РФ

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени хнмико-гехнологкческнй институт имени Д. И. Менделеева

На правах рукописи УДК: 541.182.2:677.862.512.11/088.8/

ИВАНОВА МАРИНА ГЕННАДЬЕВНА

ГЕТЕРОЩГУЩЙ0ННОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ ВОЛОКОН выеокодиспЕРеными

МЕТАЛЛАМИ В ЖИДКИХ 6РЕДАХ

02.00.il — коллоидная и мембранная химия

А ВТОРЕ ФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва— 1992

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском институте бытового обслуживания й на кафедре коллоидной химии Московского ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологического института имени Д. И. Менделеева.-

Научный руководитель — доктор химических наук, профессор М. А. Лунина.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор А. П. Тихонов; доктор химических наук, профессор Д. С. Лычников.

Ведущая организация — Московский текстильный институт им. А. Н. Косыгина.

заседании специализированного совета Д053.34.04 в МХТИ им. Д. К

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

Защита состоится

"А-190, Миусская

Автореферат разослан

1992 г.

\

Ученый секретарь специализированного совета

Г. А. ДВОРЕЦКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актурпььрг.ть пппбпямы обосновывается необходимостьо расширения ■ссортимента и выпуска новых химических материалов - синтетических-и •сомпозициснных, с заранее заданными свойствами! в тон числе сипгеги-юеких полимерных волокон и тканей на их основ«, в соотвиютвии с предъявляемыми потребительскими требованиями.

■' В современной литературе отсутствуют данные о модифицировании синтетических волокон дисперсными частицами ¡»органической природы (металлы, оксиды, солеобиазные соединения Ь~"Нежду-тем-г-эта проблема актуальна в научном и практическом аспектах: взаимодействие дислерс-мых частиц с волокнистыми материалами имеет важное значение в процессах фильтрации, нанесения красителей на ткани. Неизученной и пер-ЬПактианой представляется задача модифицирования дисперсными метал- . лами химических волокон, предварительно обработанных растворами „ ионогенных и неионногенных ПАВ. Такой подход к проблеме модификации предполагает возможность регулирования свойств и получения химических волокон с заданными характеристиками.

Не менее важна задача понижения электризуемости синтетических волокон и тканей на их основа. До настоящего времени в нашей стране эта проблема не решена полностыз. В этом плане представляет интерес исследование;■ направленное на модифицирование'синтетических, волокон. -осаждением на их поверхность -дисперсных проводящих .частиц металлов. Для получения эффекта снижения электризуемости важное значение имеет характер распределения дисперсных частиц на поверхности солокна- 3 отличив от широко известного метода адсорбционного .модифицирования поверхностей и'волокон молекулами ПАВ и макромолекулами полимеров, основу гетероадагуляционного модифицирования поверхности высокодисперсными лиофобными -частицами составляют коагуляиионные и гетероада-гуляционные процессы, протекающие на межфазной границе.

Лля решения новых научных.и практических задач, связанных с модифицированием синтетических волокон, необходимо установление: закономерностей гетероадагуляции высокодисперсных частиц металлов на поверхности синтетических волокон«.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с координационным..планом научно-исследовательских работ ЦНИИБытхима на 1385 - оог. по направлениям. "Коллоидная химия' и Физико-химическая 'мьхимика" -тема 2,16.35. - "Физико-химические основы подбора и применения ПАВ ь технологических процессах"...

1,1яп(т Работы, Исследование и установлении, закономерности"! ( ого-

роадагуляиии высокодйсперсных частиц гидро- и алкозолей металлов;не-кодифицированными синтетическими волокнами (капрон, лавсан) и модифицированными ПАВ и влияния на этот процесс ряда . Факторов (природа металла, состав дисперсной среды). Определенна поверхностных и>энергетических характеристик взаимодействия высокодисперсных частиц^мв-таила с синтетическими волокнами п различных условиях.Оценка возможности понижения статического электрического ..заряда волокон путем модифицирования их поверхности проводящими частицами гидро-» и yanfajkr лей металлов.. ' .• .'••. ,./ Vj г-

Нчучная нопипна. Установлены закономерности кинетики гетероада-гуляиии высокодйсперсных металлов (медь. цинк, железо) на поверхности полимерных волокон и влияние на них ряда Факторов (природе металла, соотношение исходных поверхностей взаимодействующих Фаз, состав срвды, природа волокна). Впервые показано, что природа металла определяет его гетероадагуляиионную активность в процессе осаждения на волокно. Установлено, что гетероадагуляиионная активность уменьшается при увеличении степени покрытия волокна металлом. Определены электроповерхностные, характеристики высоко дисперсных маталло( и волокон (немодифииированных и модифицированных ПАВ и частицам^ ги/шо- и пропанолозолей металлов).Показано, что полимерные .волокна, модифицированные ПАВ, имеют барьер молекулярного притяжения относительно частиц металлов больше,' чем немодиФицированные. Обиий эФФект осаждения высокодйсперсных частиц металла на модифицированные волокна зависит, от Формирования на поверхности .волокон лиофильных' адсорбционных слоев Г1АВ. Сделано заключение о распределении частиц металл? на полимерном волокне, подтвержденное данными электронной микроскопии. Высказано утверждение о возможности регулирования процесса; нанесения частиц металла на волокно путем комплексного ■ испольэовани! адсорбционного и гетероадагуляционного модифицирования.'

Практическая сенног.тн. Полученные, экспериментальные й теоретические данные позволили оценить возможность модификации. синтетических полимерных волокон высокодисперсными металлами путем гетвроааа-гуляции-На основе.результатов исследования разработан способ получения металлизированного . синтетического волокна с элекгпроводяшим! свойствами для изготоиления антистатических материалов в текстильно* промышленности. .

■Аашбаиш^А&ахи Результаты работы доложены на IV -Всесоюзно! конференции по ПАВ и одоыэ из-них (г.Волгодонск, 1984г.), нэ lv и v: Всесоюзных конФерашиях по магнитным жидкостям (Плес-85, ■ Плес-91) ,н<

VIII Всесопзной конференции "ПАВ и.сырье для их производства" (г.Ио-беКИНО, 1988Г.). 1 " .4 • • '

¡Мзаккашш. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ и виде статей, тезисов докладов и получено положительное решение по заявке• '' .

Пбъам и стуукуура диссертации. Диссертация состоит из шедення. обзора литературы, экспериментальной части, .изложенной в трех: главах, выводов, списка литературных источников и приложения.Содврханип работы наложена на 1?б страницах, содержит зо рисунков и 13 таблиц^ Список литературы содержит ив наименований.

Основное содержание работы

1. Литературный пбпоп. Состоит из трех разделов, в которых рассмотрено современнее состоя)и® проблем, .затронутых в диссертации,' ло следующим вопросам: Физико-химические свойства полимерных подокон и современные способы модифицирования. гетерокоагулянии и гетероадагу-ляцин высокодисперсных лиофобных частиц в присутствии дисперсной фазы другой природы, закономерности стабилизации частиц высокописперс-ных металлов в различных жидких средах.

I'

2. Объекты и метопы ипппяпояания. Объектами исследования были выбрани золи металлов меди, цинка, железа в полярных- средах - воде и изопрпиловом спирте. Частицы золей меди, цинка и железа,, полученных олектронондвнсаиионным метопом, имеют сферическую Форму; размер и удельная поверхность высокодисперсных металлов определены по данным электронной микроскопии/ В качестве диспорсш". сред использованы - вода (дистиллят) и изопропанол марки ХЧ.

Таблица 1

Дисперсионные характеристики алко- и гидрозолен металлов

металл медь ЦИНК железо

среда вода спирт вода спирт вода спирт

средний радиус частиц [М1-Ю+10 60 зо 6 0 58 40 2 0

удельная поверхность /кг]-ю 55 110 70 72 35 190

плотность могалла рцсп/м31 "го3 8 , 90 7,14 7, а 7

Использованы синтетические волокна различного химического состава: полиамидное волокно - капрон £-[с-(сн2и полиэфирное волокно - лавсан 1п] • Удельная поверхно-

3 2 *** 1 9

сгь капрона - г,5-ю м /кг, лавсана - о,5>ю м /кг.- Образцы волокон' получены па текстильной Фабрике "Освобожденный труд" (Москва).

Водорастворимые ПАВ: катамин АБ - I°пН2п+Iм*снз12СН2С6Н5]+С1_• п=ю-18, молекулярная масса 369;сульФанол'НП-1 - С н, А,ссн. (БО,)ыа,

П ¿П+1 о 4 о

п=12-18, молекулярная масса 318. Образцы ПАВ получена из ВНИИ ПАВ,

г.Ыебекимо

Метод модифицирования синтетических волокон растворами ПАВ состоял в следуюием: волокно, предварительно измельченное до линейных размеров 1-2 см, помешали в водный раствор ПАВ (с^д^ккм) определенной ко! щентраиии и - выдерживали в течении одних суток,'затем промыза-ли дистиллированной водой и подвергали просушке на воздухе.

Золи металлов были получены ЭК-методом с применением импульсного искрового разряда высокочастотного переменного тока по известной методике. Удельная поверхность синтетических волокон определена по сорбции красителя (метиленового синего) оптическим методом на 0ЭК--56М. Электрокинетический потенциал частиц.золей металлов □ водной и 'спиртовой средах определен по скорости накроэлектроФореза, а С-потенциал синтетических волокон в тех же средах - методом электроосмоса по известным методикам. Для наблюдения за кинетикой гетероадагу-ляиии гидро- и пропанолозолей меди, иинка, железа на синтетических немодиФнцированных и модифицированных ПАВ волокнах (капрон, лавсан) был использован оптический метод <Фотоэлектроколориметр' ФЭК-56М) .'Для подтвэрждения высказанных теоретических предпосылок о характере модифицированных поверхностей использованы также методы РФЭС.и электронной микроскопии-

¿-•„кинетика, .гсхошад-а: мйли-^циицаа-леде^ц.

■... лавсан!

. Гетсроадзгулниии высоиодиспорсных частиц металла поверхностью другой природы протекает по времени и аиляотся неравновесным, необ ратомим лроиоссом. Раноо бигм установлено, что гбтероадагуляаия вы-сокояис! юрешх ттгишои и зэпеллвнио ими поверхности посторонней Фа зы яашгзг'.я результатом двух пройчссов,' протекающих одновременно, не

: различной скоростью:а(заполнение активных точек поверхности моно-;гюем наетШ1^!Л-_взаимо действие агрегатов частиц, образовавшихся на

гаверхносТи, с другими частицами металла, находящимися в объеме золя.Все'это указывает на необходимость учета начального соотношения

'металла '

:- = ч- Наиболее простой коллоидно-химической характеристикой

'оолокна

-етероадагуляиионного процесса является константа скорости гетероад-агуляиии (к).Если рассматривать процесс, заполнения поверхности волокна в области постоянного значения ч, то при ч=сопв1, в соответствии с уравнением Нади± кинетика гетероадагуляции частиц золя поверхностью волокна выражается как

1п(ст/с0)?-Кт. ,''.'.'•" (1)

где со и ст - начальная численная концентрация 'золя и концентрация золя к моменту времени т. Представленные зависимости (рис.1,2) линейны только при небольших значениях т; в дальнейшем на кривых появляется излом, что указывает на изменение характера протекающего процесса. Константа гетероадагуляции к расчитана графически по зависимости 1п(с/с0)=г(т) как тангенс угла наклона прямолинейного участка кривой к оси абсцисс.' . . ;

Для оценки гетероадагуляционной активности диспврс ных частиц различных металлов можно использовать модельные представления об индивидуальной способности частиц определенного металла к переходу из свободно-дисперсного в связанное состояние! на поверхности волокна. Высокодисперснда частицы золя металла обладает броуновским движени-нием- В присутствии посторонней Фазы (волокна) частицы металла самопроизвольно перераспределяются, переходя да объема золя.на мажфазную границу, гдо возможно взаимодействие м<агалл-волокно. Этот процесс сопровождается убылью химического по гении,.та дисперсного овшества. Последнее подтверждается современными исследованиями (Нечаев, Пер-иов, Яковлев), где показано, чгй гетероадагуляиия протекает с участием химических сил.

Процесс осаждения частиц на волокно - гетероадагуляции - нераи-.новесный.Поэтому эффект осаждения при данном времени контакта золя металла с волокном следует рассматривать как относящийся к кгзазираа-

норасному состоянию системы, и выражать Ч4зрез относительную конионг-

2

раиию прилипших частиц на 1 м поиорхпооти подокна (с /с /.

о

I'оть?! <циал оссждонк'1 - гетероа/югуля'цин, для одетого ► ;с "..] 'г."'': г; льгокод!¡сперс!юго металла, к 1 м2 пепорхг пет! I попоют нажат Сыть пи-

рэжен как

-йм = кт 1п(сз/со)-, (2)

а безразмерный потенциал осаждения как -

-ЛМ/(11Т) = 1п(с5/со) , (3)

в предположении, что на поверхности волокна образуется монослой дисперсных частиц металла-

По данным нашего исследования рост параметра д во всех системах типа: дисперсный металл - средз - волокно, всегда вызывает .уменьшение относительного осаждения частиц на поверхность волокна. Если допустить, что рост параметра д уменьшает величину потенциала осажде-; ния частиц, т.е. понижает активность частиц высокодиспёрсного металла к процессу осаждения их на поверхность волокна, то можно ввести характеристику "гетероадагуляционная активность" выссжодисперсных частиц модификатора (металла) к поверхности волокна:

с1[1г,(с /с )]

--5—= е , (4)

отвечающую области достаточно малых значений д (ч-»0).

Для сопоставления гетероадагуляиионной активности высокодисперсных частиц металла в различных системах можно использовать упрошенное соотношение:

а(с /с ) . . 1

--з_о_ (5)

Расчет величины' еа для ' указанных систем приведен на основе зависимостей c/co-q. Представлэнныо на рис.з зависимости позволяют оценить значения ва при малых степенях заполнения поверхности (ч->0) и постоянном времени контакта с волокном (1=сопзъ)-Общая зависимость ог q показывает, кок и следовало ожидать, что гетероадагуляционная активность частиц высокодиспёрсного металла резко снижается по мора увеличения ч и при достаточно больших значениях становится небольшой и почти постоянной (рис.4).

Анализ данных (таблица 2) позволяет заключить, что гётероадагу-ляцноннгш активность' высокодиспёрсного железа выше,, чем у дисперсных частиц меди и иинка-Активность пропанолозолей металлов'выше, чем у гидрозолей.

Адсорбционное модифицирование синтетических волокон молекулами ПАВ мо«-.ет иметь цель лихи-шизаиии или лиоФобизаиии поверхности. Су-шссп сонный маячный и практический интерес представляет решение проб-

лемы комплексного модифицирования полимврных волокон: волокна, пред-

Таблииа 2

Величины гатероадагуляционной активности яй частиц гииро-и пропанозолей меди, цинка, железа в присутствии синтетических волокон (капрон, лавсан), т=20 мин.

волокно металл среда медь цинк жолезо

капрон вода 1,5 ' 2,0 5,0

процанол 1,0 1,5 8,0

лазсам вола 0,5 1.0 1.0'

г.ропанол 4,0 0,8 2,0

варительно адсорбционно модифицированные (адсорбция молекул ПАВ из раствора) модифицируют гетероадагуляционным способом, осаждая на их поверхность высокодисперсные частицы металлов. Поверхность комплекс-но-модиФицииированного волокна является „ активированной вследствие усиления мозаичности, что должно благоприятно влиять на метапизацию волокон химическим путем из пересыщенных растворов солей металлов.

Далее приведены результаты исследований кинетики гетероапагу-ляиии частиц гипро- и пропанозолей меди, цинка, железа волокнами (капрон, лавсан), предварительно модифицированными водорастворимыми ПАВ (катион- и анионактивными), таблица 3, рис.5 а,б. Поведение частиц металлов относительно модифицированных волокон различно, что можно заключить сравнивая константы скорости гетероадагуляции (табл. 3). Существенное значение может иметь изменение электроповерхностных свойств волокна при модифицировании (таб.'!. 4), Изменение знака заряда волокна (при модификации КЛАВ) и рост отрицательного заряда (при модификации ПАВ) отражаются на величинах электростатического притязании частич к волокну, с другой стороны, ориентация молекул ПАВ на модифицированием волокна определяет лысфилизацню поверхности.

Конечный результат осаждения различных металлов на волокнах модифицированных ПАВ п немодиФицированних неодинаков. Па рис'. 5а и Кб показано,- что ооахдопио гидрозоли ноли на нопифинироппнных подокнах оФФек'1 'инное, чон мп I»мод| |фпии| ¡опта 1Ы-< - В гг нпомч, осажло» ми час. -тиц гидрозоля Зс»М'-'дл.чоIси на нолшмцприиамьм иоломЮ, чю

г'?, о дни ндш пил»щи з .

Т/ыг/

т/гас!

Рис.1. золой рон; 1 козоль-

Кинетика гетероадагуляиии Рис.2 Кинетика гетероадагуляии железа: 1 - гидрозоль-кап- гидрозоля меди: 1 - на лавсане - алкозоль-лавсан; з - ал- 2 - на капроне. • .

капрон. С^ Л; 0? В >

Рис.з. Зависимость относительной кон- Рис.4 .Зависимость гетегозд

иентрации связанных волокном частиц от Гуляционной активности от 1 .

параметра ч для гидрозолей меди: 1 - параметра ч для системы пр

на капроне, г -.на лавсане, пропадало- панолозоль железа-лавсан.

золей меди: з - на капроне, 4 - на

лавсане.

Таблиаа з

Константа скорости гэтероадагуляиии к-Ю4/с-1/дисперсных частиц си, гп, ие в присутствии нвмодиФиинрованннх и модифицированных водорастворимыми анион- и катионактивными ПАВ синтетических волокон в водной средо ^

волокно металл медь цинк железо

капрон 1,38 1,19 2,16

капрон + АПАВ 2,70 2,53 - 1,61

капрон + КЛАВ 3,90 2,90 0,70.

лавсан 2,36 1,75 0,97

лавсан + АПАВ 4,26 . 1,64 1,08

лавсан + КЛАВ 2,23 1 ,40 1.11

«Г-

-I 1/т/

Т/гас/

Рис.5 а,б. Кинетика готог.-оаяагуяяиии гидрозоля а) меди и б) железа

па ¡«модифицированном П) и модифицированном Х2) - АПАВ, (3) - КЛАВ волокно капрон при ч=-о,р. (

4. Элпктрокинагичяскяй. свойства синтетических волокон (капрон,

спим; 1_ маотшами. [ ч шро 11- яг юпашшз0яея_мш1кь_1шнка1—хе лаза Представляло сумосгвошнй интерес выяснить связь между степенью кодиФииигхпзания иопокиа. и его олоктрйчоскими свойствами. В таблице 4 1!г«;.ютавлон« гшультш;н исслоловг1иия. электрокииетических потенциалов

ш :!гп:с>',' шн'птгфичип'.'н-чкчх! ч молиФицмроиаш(ых ПАВ. рассчитанных по опорос ж эж.-ь! н подпой сродо и о сроде изопропанола.

Гяпнып таблицы показыиают,- что-.волокна, как полиэфирные.- так., и помомняш«, иму*]г и 1к>йс ог и (нательный заряд (£<о). Полиамидное во-

лоКно (капрон),'имеющее и составе молекулы большее число Функциональных поверхностных диссоциативных групп, обладает более высоким С-потенциалом, чём лавсан. Однако в чистом изопропанолэ волокна обеих типов имеют С>о, , Таблица 4

Значение С-потенциэла [иВ] волокон немодифицированных и адсорбционно модифицированных молекулами ПАВ.

волокно среда вода изопропанол

капрон -33 + 21

капрон + АПАВ -59 + 14

капрон + КЛАВ + 36 + 38

• лавсан -3,0 + 10

лавсан + АПАВ -13 + 5

лавсан + КПАВ + 7,3 + 17

Были также определены величины С-потенциапь волокон, модифицированных 5 частицами высокодисперсных металлов из гидро- и пропаноло-золей. ' '•''.-. ' .Таблица 5

Значение С-лотенииала СмВ1 частиц гидро- и пропанолозолей металлов и модифицированных ими волокон

зори волокно •—^ медь цинк • железо

вода изопропанол вода изопро- па|-)ог( вода изопропанол

Металл + 21 + 48 + 37 • + 79 +50 +62

/ капрон , • + 14 + 26 + 17 + 31 +21 +29

• ' лавсан + 9 +13 + 21 + 27 +16 +19

, Из анализа данных таблиц 4 и 5 следует, что электрокинетические свойства 'волокон'сильно зависят от способа модификации и природы модификатора'. При адсорбционном модифицировании молекулами ПАВ С-поте-нциап волокон изменяется по величине (АПАВ) и по знаку (КЛАВ). При гетерокоаг'уляционнои модифицировании волокон во всех случаях имеет' место перемена знака заряда (перезарядка поверхности)', что свиде-гэльспзувт о значительных переменах электроповерхностных свойств волокон.

5. Анализ энергетических кривых нзпимолййптния лисппооннх .частиц металла1 с попяохног.тыл немолиФимиогтоднных рпрцтп-■ шх волокон и модифицированных ПАВ ! Был.провиден расчет онорпий взаимодействия между высокодисперсными частицами гидро- и прогинолозолой (Б), и также энергией взаимо-

действия: частиц металла - волокно (7). Синтетические полимерные волокна гидрофобии, золи металлов в воде и пропанола получены"без введения стабилизаторов, и в проведенном расчете общей энергии иззимо-действия частица металла - волокно учитывалась только энергия электростатического отталкивания и молекулярного притяжения без учета стеричвского "барьера", определявшегося адсорбционными молекулярными слоями.Энергии взаимодействия между частицами гидро- и прОпаноло'зо-лей мет аллов рассчитаны в соответствии с теорией ЛЛФО по уравнениям:

иЕ=2певоФ^а 1п(1 + е_зсП) , (б)

л1з\ а

V " ~ - ■ (7)

12Н

гпв м>о- потенциал поверхности частиц металла,, приближенно принимает равным С-потенциалу частиц;' а - радиус частицы; Л131 - константа Га-накера (константа молекулярных сил); Фактор Дебая; н - расстояние между частицами.

Расчет энергии взаимодействия сферическая частица металла - волокно, произведен с использованием уравнения Имамура: :

асе Г I и е2жН-1

(8)

Молекулярную составляющую эняпгии озаимодойствия металл-волокно рассчитывали по уравнению:

V - "

с кт

2ц(Н + л) • Зп "

[ (И+2а)Н

Н + 2а I

О)

константа Гамакера.

•Расчеты показывают, что электростатические барьеры отталкивания для частиц гидрозолей меди,цинка,железа невелики и составляют «ЮКТ. В пропанолозолях этот барьер практически близок к нулю .. В '■ присутствии тпс-ч, кзлрги барьер электростатического отталкивания в гтдри:!оля.< |.яни, 1ч:мт,, уотгт исчезает; преобладает только молекулярное притяжение, Ролей проявляющееся в присутствии волокна лавсан, глубина первой потенциальной ямы составляет до 50КТ (Н=20А). В про-панолозолях меди, цинка, железа барьеры отталкивания практически Ьуми\л к пуло, а и' пписутстпии волокон - лавсан,, капрон преобладает г:г>тп:-иние- Молекуля»!юс сзаиподейотоне частица пропанолозоля металла - волокно значительно слабее ьыра*.ено, чем в гидрозолях,очевидно,

что пропанолозоли болед устойчивы к гетерокоагуляции волокнами. ' Глубина первой потенциальной ямы *ю КТ для всех исследованых долей-Для стабилизации' пропанолозолей металлов существенную роль игт рь^т лиоФильность поверхности металла, определяющаяся адсорбцией молекул пропано^а на частицах металла. .

Из адршиза энергетических 'зависимостей, полученных для волокон модифицированных ПАВ в присутствии гидро- и пропанолозолей мади,

I ■

цинка, железа ридно, что при использовании волокна капрон, модифицированного сульФанолом НП-1 (АПАВ) .барьер отталкивания заметно возрастает для гидрозолей меди и цинка (за КТ и и КТ. соответственно). В то же время, -в присутствии модифицированного волокна лавсан для асах гидрозолей преобладают величины молекулярного притяжения.Энергия притяжения в первой потенциальной яме составляет 3'5 КТ.

В присутствии волокон, модифицированных катамином АБ (КЛАВ).

I' - :

молекулярное притяжение значительно усиливается и первая потенциа-ная яма составляет 60-70 КТ. В целом адсорбционное модифицирование волокон поверхностно-активными веществами анионной и катионной природы усиливает молекулярное притяжение частиц металла к поверхности волокна, понижая барьер отталкивания электростатической ...приводы. 'Такор эффект получен практически для всех гидро- и пропанолозолей металлов ; в присутствии модифицированных синтетических волокон. Сильнее он выражен для гидрозолей железа и цинка на волокне капрон и :слаб8а-ма1'..лавсана._Ис1слюнение составило: волокно капрон., модифицированное сульФанолом, в присутствии гидрозоля мвди и цинка, здесь появляется барьер отталкивания. Для пропанолозолей энергия молекулярного притяжения значительно меньше (порядка 10-15 КТ) и - индивидуальность 'действия различных ПАВ почти неощутима.

Установленные расчетом величины энергии.взаимодействия высокодисперсных частиц, с модифицированной' поверхностью волокон следует объяснить изменением электростатического заряда волокон; при модификации КПАВ (кат^мин >- отрицательный заряд поверхности волокна нейтрализуется, при обработке волокна АПАВ (сульфанол) общий отрицательный ¡з^ряд волокна возрастает, и увеличивает барьер электростатического отталкивания по сравнению с немодиФииированным волокном.

Сопоставляя порученные энергетические зависимости, можно прийти ■ к выводу, что модифицирование волокон ПАВ в иолом увеличивает энор-рп-ш притяжения, дисперсных частиц металла к их поверхности (за иск- ' Люченйем АПАВ). • "'..-•

. Известно, что синтетические волокна способны адсорбировать' мо-

локулы ПАЗ Физически и хемосорбционно и также Формировать чгвдлярные ^дсообиионнуе слои. Адсорбируясь на волокнах молекулы ПАВ создают кэ поверхности пшсог-обньк синтетических волокон г^-шоФи^ьнис; у-гаст-ки.. Oi ¡и расположены hgpsbhch<5pho по повзэхности полочг*а< создавая ли-о^ильно-лиоФобну» мозаичность• "зли эти Глсссрбционччэ спои ПАВ мице-«fipHU. то возможно возникновение струт урно-моханнческого барьера отталкивания (стеричеокое отталкивание).

Даннио проведенного расчета покээьгсиот» что сторичас.коэ отталкивание) обусловленное наличием адсорбционных слоза ПАВ на повэрх-нос.н модифицированных в спокон имеет существенное зшччннп rwf rx>ta-роапйгулнции, изменяя oGwtfl эфймгт ссв*сения на "полимерное волокно. ¿^¿взу.льтаты^дааво11ыиш1№дд!шаичаского исаладавашя-драшжнацхи

попммипмихпол.жпь гкипд.оп. лдпггл;') ног!«?и»нрояячнму цаотинами

Микрофото модифицированных волокон (увеличение scoo) показывает, что на поверхности волокна сферические частицы металла распределены неравномерно - в Фсрмо скоплений, неодинаковых ■ по числу и размеру отдельных частиц (наиболее крупные частицы имеют диаметр о,1 мкм, самые малые *30нм).' Значительная часть поверхности волокна практически свободна от заметных скопления частиц. Последнее, на наш взгляд, указывает- на определяющее значение числа активных центров (Функциональных ионогенных групп толокна) и их распределения по поверхности для процесса гетесоадагулпиии. Природа волокна (капрон или лаосан) и онсокодисперсных'частим металла принципиально не изменяет обшей картины дискретного расположения агрегатов частиц на волокне. Однако на волокне капрон агрегаты частиц расположены с меньшей частотой, чем на лавсане. Частицы меди и цинка на снимках выглядят белое расплывчатыми, менее контурированиыми, нежели частицы хелэза, вероятно вследствие большой гидроФильности поверхности.

Скопления частиц.на волокне имеют характер поверхностных структур, чго'сяилчгельствует о возможных взаимодействиях между частицами нош -у чиропш и !w in на полоюю. Предварительное модифицирование гюлиме-phoi о иолцкна а peci норку. ПАВ (КЛАВ и АПАЗ) изменяет характер paci юлежэнил дисперсных частиц • металла на поверхности Волокна при их гетпроадагупнции: расположение частиц металла становится более направленными, имеет-вил полос; пересекавших- волокно. Таким образом при i:cMii,!uiicHOM модифицировании (ПАВ + высокодисперсный металл) .поверхность волокна гкдаеи~аот«я ./(¡а"итслы;о большим изменениям.

Розультати раьогы нашли практическое применение для разработки

и улучшения операций текстильного отделочного производства - получат ния металлизированного синтетического волокна с электропроводящими свойствами.'Цель изобретения - повышение устойчивости антистатических свойств волокна к стирками и стабильности свойств во времени при сохранении прочности волокна! повышение технологичности процесса, за счет сокращения многооперационнрсти• л

Предложенный способ осуществляют путем обработки волокна в' ме-тцллиз[|рующем растворе, обработку волокна проводят спиртовым или ео-лнум устойчивым_коллоидным раствором металла, полученным электоокон-дэнсационнын методом, в течение 1 - ю минут. .

7. РЫПОПН. ...'■••

1. ' ИсОледована ■ кинетика, осаждения высокодисперсных . частиц гпдро-элкозолей металлов (медь, цинк, железо) на поверхности полимерных волокон различного строения (капрон, лавсан); Установлено, чго:общи^ эффект осаждения зависит от исходного соотношения поверхностей взаимодействующих фар-характеризующихся как параметр д.Наиболее полное осаждение соответствует наименьшим значениям.ч.

г. Показано, что в начальной стадии кинетика гетероадагуляции частиц металла поверхностью волокна может быть описана уравнением '.Нади. ■ ■'• ", ' - ' ' ■

. Константа скорости гетероадагуляции зависит от параметра я. Это подтверддает ранее выдвинутую концепцию о протекании двух одновре-. менно идущих процессов гетероадагуляции: нейтрализаиионной гетероадагуляции на'поверхности волокна и гетероадагуляции частиц металла при взаимодействии с агрегатами частиц, сформировавшимися на поверх-. мости. Развитые представления хорошо согласуются с данными электрон-номикроскс^пичвскрго исследования. ■

з. Впервые показано, что природа металла определяет его гетеро-адагуляиионную активность .Гетероадагуляционная активность металла. уменьшается при увеличении параметра ч и зависит от состава дис-1 персионпой среды., '*

•1. Электрокинетические характеристики полимерных волокон зависят ст их химического строения. Полиамидное волокно (капрон), имею-¿¡с|о. большее число Функциональных поверхностных диссоциативных групп обладает более' вьЬодим поверхностным зарядом, чем полиэфирное волок-кс (лавсан) в водной'и изопропаноловои среде.Знак заряда зависит 'от Ь|Чзды: и воде С<0, в изопр'опаноле С>о.

•'■ 'в. Элчктрокинетические характеристики модифицированных полимерных полоксн определяются способом модифицирования. Адсорбционно мо-

яифииированное молекулами 'АПАВ волокно в водной среде $гипйаает • свой поверхностный заряд, модиФицированнфэбкПАВ - изменяет знак заряда (перезарядка поверхности). I етероадагуляиионное модифицирование волокон (капрон, лавсан) частицами высокодиспэрсных металлов всегда вызывает перезарядку поверхности.

6. В изопропаноле волокна обеих типов, модифицированные и нвмо-диФицированМне имеют положительный поверхностный заряд (С>d).Последнее следует объяснить активным взаимодействием изопропанола с повер-хнЬстьп волокна и возникновением новых диссоциативных - поверхностных групп.

I

7. Рассчитаны энергетические кривые взаимодействия частица металла - волокно. Показано, что волокна модифицированные ПАВ имеют больший барьер молекулярного притяжения, чем немодифицированные. Общий эффект гетероадагуляции зависит от лиоФильности адсорбционных слоев ПАВ на модифицированном волокне. Вследствие этого полимерные волокна.адсорбиионно. модифицированные водорастворимыми ПАВ, могут бьггь менее активны к гетероадагуляции. .

8. Показана возможность регулирования процесса гетероадагуляции высокодисперсных частиц 'металла на полимерных волокнах путем предварительного адсорбционного модифицирования ьолокон водорастворимыми ПАВ.

9. Результаты диссертации использованы для разработки способа получения металлизированного синтетического волокна с целью понижения электростатического заряда поверхности волокна путем гетероада-1УЛяционного нанесения частиц высокодисперсного металла (медь или цинк) на волокно (капрон, лавсан).

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Лунина М.А. .Хачатурян А.А.,Иванова Н-Г- Влияние ПАВ на коагуляцию высокояиспэрсных металлов // Тезисы докладов vi Всесоюзной, конференции по ПАВ и сырья для их производства, Волгодонск, 1984,

0.268.

2. Лунина М-А., Иванова М-Г-, Парамонова Г'.Ф.Возможность. очистки жидких срйд от высокодисперсных магнитных частиц порошкообразными оксидами и синтетическими волокнами // Тезисы' Докладов-, iv Всесоюзной (онфорспини по капитал жидкостям, Плэс-35. тяг,, том .1,■ С. 188.

3. Лунина И.Л., Хачатурян Л.А,, Иванова М.Г:. Парамонова Г.Ф. Влияние ПАВ на модифицирование синтетически* и натуральных .подокон дисперсными частицами // Тезисы докладов vin Всесоюзной конференции

- IS -

'"ПЛВ и сырье для их производства", г.Шебекино, 1ЭВ8, С.32, ■ ,

.4. Лунина.М. Д., Хачатурян A.A., Иванова И.Г. НодиФииированниа текстильных волокон частицами высокодисперсных металлов V/ Межвузов-' екий сборник научных трудов "Химическое модифицирование полимерных материалов", И.: 1990, С.87-93. ' ■ .

s. Лунина И.А., Хачатурян A.A., Иванова М.Г. Получение неталли-металлизирсвониого синтетического волокна II Положительное решение ПО заявке Ко 4677543/05/-(051684) ОТ 26.06.90.

6. Лунина H.A., Ренина Н.Н.,Ивзнова Н.Г., Регулирование осаждения частиц Ферромагнетиков на поверхности полимерных волокон и порошков карбидных металлов. // Тезисы докладов VI Всесоюзной .конференции по магнигным. жидкостям, Плес-91 , 1991, том 1, С.90.

Типография МХТИ им. Д. И, Менделеева, Миусская пл., д. 9