RU2515313C2

RU2515313C2 - Method of modifying cellulose diacetate fibres

Info

Publication number: RU2515313C2
Application number: RU2012136707/05A
Authority: RU
Inventors: Надежда Павловна Шевелева; Борис Овсеевич Полищук (умер)
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2014-05-10
Also published as: RU2012136707A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to the technology of producing modified polymer fibres, particularly modified and dyed cellulose acetate fibres. The composition for moulding fibres contains cellulose diacetate with acetyl number of 54.59%, a lycopene modifying additive and an organic solvent - mixture of acetone and water in volume ratio of 95:5.

EFFECT: invention endows cellulose acetate fibres with a uniform, deep and physical-chemical resistant dye while providing high resistance to photo-oxidative degradation, simplifying the technique of dyeing and widening the range of dyes.

2 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области производства и колорирования полимеров и может быть использовано при стабилизации и колорировании изделий из ацетатов целлюлозы (АЦ).The invention relates to the field of production and coloring of polymers and can be used for stabilization and coloring of products from cellulose acetate (AC).

При формовании волокон и пленок из растворов сложных эфиров целлюлозы применяются различного рода добавки, улучшающие такие свойства полимеров, как прочность, долговечность, устойчивость к воздействию деструктирующих факторов, что значительно расширяет сферу их применения.When forming fibers and films from solutions of cellulose esters, various additives are used that improve the properties of polymers such as strength, durability, resistance to the effects of destructive factors, which greatly expands their scope.

Известен способ крашения триацетацеллозных волокон, заключающийся во введении в прядильный раствор триацетата целлюлозы 8-оксихинолина, формование из него волокна с последующей обработкой красителем дисперсным желтым 3 в перхлорэтиленовой красильной ванне (RU 2353723 C1, D06P 3/48, D01F 2/16, D06M 13/355. Опубл. 27/04/2009). Однако данный способ предполагает усложнение технологии получения окрашенных волокон, предполагающей формование и последующее крашение.A known method of dyeing triacetellose fibers, which consists in introducing 8-hydroxyquinoline into the spinning solution of cellulose triacetate, forming the fiber therefrom, followed by dye dispersion of yellow 3 in a perchlorethylene dye bath (RU 2353723 C1, D06P 3/48, D01F 2/16, D06M 13 / 355, published on 04/27/2009). However, this method involves the complication of the technology for producing dyed fibers, involving molding and subsequent dyeing.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения модифицированной прядильной композиции, в котором используется полимерная композиция для получения триацетатцеллюлозных волокон, помимо эфира целлюлозы содержащая β-(5-нитро-2-фурил)акролеин и органический растворитель - смесь метиленхлорида с этанолом в объемном соотношении 9:1 (RU 2326995, D01F 2/28, C08L 1/12, опубл. 20.06.2008).The closest in technical essence to the claimed invention is a method for producing a modified spinning composition, which uses a polymer composition for the production of cellulose acetate, in addition to cellulose ether containing β- (5-nitro-2-furyl) acrolein and an organic solvent - a mixture of methylene chloride with ethanol in a volume ratio of 9: 1 (RU 2326995, D01F 2/28, C08L 1/12, publ. 06/20/2008).

Недостатком полученных таким способом волокон являются возможные аллергические реакции, при непереносимости потребителем волокон вводимой добавки. А также недостаточно высокая сопротивляемость волокон фотоокислительной деструкции и необходимость в последующем колористическом оформлении.The disadvantage of the fibers obtained in this way is possible allergic reactions, in case of intolerance to the consumer of the fibers of the added additive. As well as the insufficiently high resistance of the fibers of photooxidative degradation and the need for subsequent coloristic design.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является придание АЦ волокнам ровной, глубокой и прочной к физико-химическим воздействиям окраски с одновременным сообщением им повышенной устойчивости к фотоокислительной деструкции, с упрощением технологии крашения и расширением ассортимента красящих веществ для АЦ материалов.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is to make the AC fibers even, deep and durable to the physicochemical effects of the dye, while at the same time giving them enhanced resistance to photo-oxidative degradation, simplifying the dyeing technology and expanding the range of dyes for AC materials.

При реализации изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении светостойкости волокон из диацетата целлюлозы (ДАЦ) и сообщении им устойчивой окраски.When implementing the invention, the problem is solved by achieving a technical result, which consists in increasing the light fastness of the fibers from cellulose diacetate (DAC) and giving them a stable color.

Указанный технический результат достигается тем, что в модифицированной прядильной композиции для получения волокон, состоящей из диацетата целлюлозы, модифицирующей добавки и органического растворителя, особенностью является то, что она содержит диацетат целлюлозы с ацетильным числом 54,59%, а в качестве модифицирующей добавки - растительный пигмент ликопин, в качестве растворителя - смесь ацетона и воды в объемном соотношении 95:5, при следующем соотношении компонентов, мас.%: диацетат целлюлозы с ацетильным числом 54,59 - 24-26, модифицирующая добавка растительный пигмент ликопин - 0,5-5, указанный растворитель - остальное.The specified technical result is achieved in that in the modified spinning composition for producing fibers consisting of cellulose diacetate, a modifying additive and an organic solvent, the peculiarity is that it contains cellulose diacetate with an acetyl number of 54.59%, and vegetable as a modifying additive pigment lycopene, as a solvent - a mixture of acetone and water in a volume ratio of 95: 5, with the following ratio of components, wt.%: cellulose diacetate with an acetyl number of 54.59 - 24-26, modifying additive vegetable pigment lycopene - 0.5-5, the specified solvent - the rest.

Основные свойства модифицирующей добавки приведены: Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. М., "Мир", 1986. - 424 с., Гудвин Т. Сравнительная биохимия каротиноидов: Пер. с анг. - М.: Изд-во иностр. лит., 1954. - 366 с. Растительный пигмент ликопин (в настоящее время получаемый как методом экстракции из растений, так и методом синтеза), который используется в заявленном нами способе как модифицирующее вещество, плохо растворим в воде. Поэтому водным раствором этого соединения не представляется возможным глубоко и равномерно пропитать ацетатцеллюлозные волокна, которые относятся к химическим искусственным гидрофобным волокнам. Однако ликопин хорошо растворяется в ацетоне, как и рассматриваемый полимерный субстрат.The main properties of the modifying additive are given: Britton G. Biochemistry of natural pigments. M., Mir, 1986. - 424 pp., Goodwin T. Comparative biochemistry of carotenoids: Trans. with eng. - M .: Publishing house of foreign countries. lit., 1954. - 366 p. The plant pigment lycopene (currently obtained both by extraction from plants and by synthesis), which is used as a modifying substance in our method, is poorly soluble in water. Therefore, with an aqueous solution of this compound it is not possible to deeply and evenly impregnate cellulose acetate fibers, which are chemical artificial hydrophobic fibers. However, lycopene is highly soluble in acetone, as is the polymer substrate in question.

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами и таблицами, в которых представлена фотоокислительная устойчивость модифицированных и обычных диацетатцеллюлозных волокон, а также устойчивость получаемых окрасок.The invention is illustrated by the following examples and tables, which show the photo-oxidative stability of modified and conventional cellulose diacetate fibers, as well as the stability of the resulting colors.

Пример 1. Для получения волокон используют модифицированную прядильную композицию, в которую входят следующие компоненты, мас.%: диацетат целлюлозы с ацетильным числом 54,59% - 25, модифицирующая добавка ликопин - 0,5, растворитель - 74,5.Example 1. To obtain the fibers using a modified spinning composition, which includes the following components, wt.%: Cellulose diacetate with an acetyl number of 54.59% - 25, modifying additive lycopene - 0.5, solvent - 74.5.

Модифицированную добавку растворяют в бинарном растворителе ацетон-вода в объемном соотношении 95:5, что обеспечивает ее более равномерное распределение в получаемой прядильной композиции. Скорость формования волокон составляет 450 об/мин при температуре прядильной композиции 83°С и температуре прядильной шахты 80°С. Формование происходит через фильеры с 30 отверстиями диаметром 56 мкм.The modified additive is dissolved in a binary solvent of acetone-water in a volume ratio of 95: 5, which ensures its more uniform distribution in the resulting spinning composition. The spinning speed of the fibers is 450 rpm at a temperature of the spinning composition of 83 ° C and a temperature of the spinning shaft of 80 ° C. Molding takes place through spinnerets with 30 holes of 56 microns in diameter.

Формование немодифицированных волокон осуществляется в аналогичных условиях.Unmodified fibers are molded under similar conditions.

Пример 2. Для получения волокон используют модифицированную прядильную композицию, включающую, мас.%: диацетат целлюлозы с ацетильным числом 54,59% - 25, модифицирующая добавка ликопин - 2,5, растворитель - 72,5.Example 2. To obtain the fibers using a modified spinning composition, including, wt.%: Cellulose diacetate with an acetyl number of 54.59% - 25, modifying additive lycopene - 2.5, solvent - 72.5.

Формование осуществляется по режиму, указанному в примере 1.The molding is carried out according to the mode specified in example 1.

Пример 3. Для получения волокон используют модифицированную прядильную композицию, включающую, мас.%: диацетат целлюлозы с ацетильным числом 54,59%-25, модифицирующая добавка ликопин - 5,0, растворитель - 70,0.Example 3. To obtain the fibers using a modified spinning composition, including, wt.%: Cellulose diacetate with an acetyl number of 54.59% -25, modifying additive lycopene - 5.0, solvent - 70.0.

Полученные образцы подвергают искусственной инсоляции по методике, изложенной в (RU 2326995, D01F 2/28, C08L 1/12, опубл. 20.06.2008). По окончании инсоляции определяют разрывную прочность и относительное удлинение при разрыве, степень полимеризации исходных и облученных образцов. Полученные результаты, приведенные в таблице 1, показывают более заметное сохранение вышеуказанных свойств волокон, сформованных в присутствии модифицирующей добавки ликопина, по сравнению с немодифицированными волокнами.The obtained samples are subjected to artificial insolation according to the method described in (RU 2326995, D01F 2/28, C08L 1/12, publ. 20.06.2008). At the end of insolation, the tensile strength and elongation at break, the degree of polymerization of the initial and irradiated samples are determined. The results obtained, shown in table 1, show a more noticeable preservation of the above properties of the fibers formed in the presence of a lycopene modifying additive, compared with unmodified fibers.

Данные таблицы показывают, что введение ликопина повышает сопротивляемость диацетацеллюлозных волокон фотоокислительной деструкции.The data in the table show that the introduction of lycopene increases the resistance of diacetate cellulose fibers of photo-oxidative degradation.

Другие физико-механические свойства этих волокон практически не отличаются от свойств исходных диацетатцеллюлозных волокон (см. табл. 2). Кроме того, введение ликопина сообщает волокнам насыщенную устойчивую окраску красного цвета, что позволяет расширить базу красителей ацетатов целлюлозы.Other physical and mechanical properties of these fibers practically do not differ from the properties of the initial cellulose diacetate fibers (see table. 2). In addition, the introduction of lycopene gives the fibers a rich, stable red color, which allows to expand the base of cellulose acetate dyes.

Оптимальная концентрация ликопина находится в пределах 0,5-5%, дальнейшее ее увеличение мало изменяет свойства ацетатов целлюлозы в положительную сторону, не усиливает глубину окраски, но может привести к снижению физико-механических характеристик получаемых волокон.The optimal concentration of lycopene is in the range of 0.5-5%, its further increase slightly changes the properties of cellulose acetates in a positive direction, does not increase the color depth, but can lead to a decrease in the physicomechanical characteristics of the obtained fibers.

Использование заявляемого изобретения позволит выпускать ДАЦ волокна с улучшенными потребительскими и эксплуатационными свойствами, без изменения традиционной технологии приготовления прядильных растворов и формования волокон.Using the claimed invention will allow to produce DAC fibers with improved consumer and operational properties, without changing the traditional technology for the preparation of spinning solutions and spinning fibers.

Таблица 1Table 1 Результаты ускоренной фотоокислительной деструкции диацетатцеллюлозных волокон, полученных из различных прядильных композицийThe results of accelerated photo-oxidative degradation of cellulose diacetate obtained from various spinning compositions Содержание модифицирующей добавки, % от массы прядильной композицииThe content of the modifying additive,% by weight of the spinning composition Уменьшение прочностных и физико-химических свойств волокон, % (от первоначальных значений) после УФ-облучения лампой ПРК-2 в течение τ, чThe decrease in the strength and physico-chemical properties of the fibers,% (from the initial values) after UV irradiation with a PRK-2 lamp for τ, h Разрывная прочностьTensile strength Относительное удлинение при разрывеElongation at break Степень полимеризации триацетата целлюлозыThe degree of polymerization of cellulose triacetate 66 1212 2424 66 1212 2424 66 1212 2424 Заявляемая прядильная композицияThe inventive spinning composition 0,50.5 16,0816.08 54,6454.64 93,2093.20 71,7971.79 98,6598.65 98,0898.08 22,6322.63 36,0436.04 49,4549.45 2,52,5 14,2914.29 52,1652.16 90,0290.02 70,6370.63 96,3496.34 93,4893.48 20,8420.84 33,5533.55 46,2746.27 55 10,7110.71 47,1947.19 83,6783.67 70,0370.03 95,1495.14 91,0891.08 17,2517.25 28,5828.58 39,9139.91 Контрольная прядильная композицияControl spinning composition -- 17,7217.72 68,5768.57 100one hundred 73,2773.27 99,6199.61 100one hundred 34,1134.11 54,5554.55 72,6372.63

Таблица 2table 2 Показатели устойчивости окрасок модифицированных ДАЦ волокон, полученных согласно примерам 1-3, к различным физико-химическим воздействиямIndicators of color stability of modified DAC fibers obtained according to examples 1-3 to various physicochemical effects Физико-химические воздействияPhysicochemical effects Номера примеров и устойчивость окраски, баллыNon-examples and color fastness, points 1one 22 33 СветShine 7-87-8 88 88 Свет и погодаLight and weather 7-87-8 88 88 Вода дистиллированнаяDistilled water 5/5/55/5/5 5/5/55/5/5 5/5/55/5/5 «Морская вода»"Sea water" 5/5/55/5/5 5/5/55/5/5 5/5/55/5/5 Раствор мыла при 40°СSoap solution at 40 ° C 5/5/55/5/5 5/5/55/5/5 5/5/55/5/5 Стирка 60°СWash 60 ° C 5/5/55/5/5 5/5/55/5/5 5/5/55/5/5 Дымовые газыFlue gas 55 55 55 Сублимация:Sublimation: 120°С, 80 мин120 ° C, 80 min 5/5/55/5/5 5/5/55/5/5 5/5/55/5/5 210°С, 30 сек210 ° C, 30 sec 5/5/55/5/5 5/5/55/5/5 5/5/55/5/5 210°С, 60 сек210 ° C, 60 sec 4four 4four 4four ГлажениеIroning сухоеdry 55 55 55 влажноеwet 5/55/5 5/55/5 5/55/5 ТрениеFriction сухоеdry 55 55 55 мокроеwet 55 55 55

Claims

A modified polymer composition for producing fibers and films containing cellulose diacetate, a modifying additive and an organic solvent, characterized in that it contains cellulose diacetate with an acetyl number of 54.59%, as a modifying additive, the plant pigment lycopene, and as an organic solvent, a mixture of acetone with water in a volume ratio of 95: 5, in the following ratio of components, wt.%:
cellulose diacetate with an acetyl number of 54.59% 24-26 modifying additive 0.5-5.0 organic solvent rest