RU2515842C1

RU2515842C1 - Состав для получения волокон методом электроформования

Info

Publication number: RU2515842C1
Application number: RU2012149770/05A
Authority: RU
Inventors: Елена Сергеевна Бокова; Григорий Михайлович Коваленко; Марина Валерьевна Рылкова; Анатолий Валерьевич Лаврентьев
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2014-05-20

Abstract

Изобретение относится к технологии получения тонких полимерных волокон и нетканых материалов на их основе методом электроформования, в частности, к составам для получения волокон. Водный состав содержит в мас.% 15 -40 раствора интерполимерного комплекса, 50-80 раствора загустителя в воде (концентрация 8 - 14%) и регулятор кислотности 2Н НСl до рН=2 - 4. Интерполимерный комплекс получают смешением 1%-ного раствора полиакрилокислоты и 10%-ного раствора поливинилового спирта в соотношении компонентов 1:1. Загустителем является поливиниловый спирт или полиэтиленоксид. Вязкость состава составляет от 0,5 до 0,9 Па·с. Использование представленного формовочного состава позволяет довольно быстро получать волокна диаметром 200 - 400 нм с показателями гигроскопичности от 25 до 30% и паропроницаемости до 9-10 мг/см²·ч. 1 табл., 3 пр.

Description

Изобретение относится к способу получения тонких полимерных волокон и нетканых материалов на их основе методом электроформования. В последнее время материалы, полученные методом электроформования, находят применение в биоинженерии, медицине для создания продукции санитарно-гигиенического, косметологического и лечебного назначения. Учитывая условия эксплуатации таких материалов в контакте с человеческим организмом, наиболее предпочтительными системами для их формования являются экологически чистые составы без использования высокотоксичных растворителей.

Известен формовочный состав, описанный в работе «Использование метода электроформования для получения микроволокнистых структур из водного раствора поливинилового спирта» (Товмаш Алексей Владимирович, диссертация кандидата физико-математических наук: 02.00.04. - Москва, 2005. - 148 с). Электроформование из 11,8%-ного водного раствора поливинилового спирта проводилось шести-капиллярной гребенкой на приемный электрод в виде гладкого металлического, вращающегося со скоростью 2 оборота в минуту барабана, выполненного из нержавеющей стали. Для придания волокнистой структуре большей равномерности барабан совершал поступательное движение вдоль оси вращения. Недостатки данного технического решения - низкая производительность, длительность и неустойчивость процесса.

Наиболее близким по сути к заявленному изобретению является состав, описанный в патенте 00292005, МПК 6D 01F, 1971, представляющий собой 15 - 17%-ный раствор из смеси поливинилового спирта и полиакриловой кислоты с содержанием 5 - 15% полиакриловой кислоты в сополимере. Указанный раствор обезвоздушивают и формуют через фильеру с 300 отверстиями в солевую ванну (400 г/л Na₂SO₄ и 25 г/л ZnSO₄). Фильерная вытяжка 10 - 15%, путь нити в ванне 1,2 м. Свежесформованное волокно вытягивают на 280% и затем подвергают термообработке при 210 - 220°С в течение 2 - 3 мин. Недостатками является длительность, сложность процесса производства.

Задачей изобретения является разработка нового формовочного состава на основе комплексообразующих водорастворимых полимеров, обеспечивающего получение ультратонких волокон с целью расширения сырьевой базы для переработки методом электроформования и увеличение производительности процесса.

Поставленная задача решается предложенным составом для получения волокон методом электроформования, характеризующегося тем, что содержит интерполимерный комплекс (ИПК) на основе полиакриловой кислоты и поливинилового спирта, взятых в соотношении 1:1, загуститель из ряда поливиниловый спирт, полиэтиленоксид и регулятор кислотности при следующем соотношении компонентов, масс.%:

раствор интерполимерного комплекса, полученный

смешением 1%-ного раствора ПАК и 10%-ного раствора

15 - 40

ПВС в соотношении компонентов 1:1

раствор загустителя в воде (концентрация 8 - 14%)	55 - 80
регулятор кислотности 2Н НСl	до рН = 2 - 4
вода	остальное,

при этом вязкость системы составляет от 0,5 до 0,9 Па·с.

Для получения интерполимерного комплекса использовали 1%-ный раствор полиакриловой кислоты (ТУ 6-02-137-91, ММ=250 000, ФГУП «НИИ химии и технологии полимеров им. ак. В.А.Каргина с опытным заводом» г.Дзержинск) и 10%-ный раствор ПВС (марки BF-17, ММ=78 000, степень гидролиза 99%, фирмы «Chang Chun Petrochemical CO., LTD», Тайвань). ИПК был получен смешением водных растворов исходных компонентов, взятых в эквимолярных соотношениях. Реакцию проводили в интервале рН от 2 до 4 при комнатной температуре и интенсивном перемешивании. Продукт реакции загущали 12 - 14%-ным раствором ПВС или 8 - 10%-ным раствором ПЭО до достижения динамической вязкости системы 0,4 - 0,9 Па·с. Затем провели электростатическое формование по технологии Nanospider с поверхности электрода в виде цилиндра, частично погруженного в прядильный состав. При вращении цилиндра из раствора выносился тонкий слой полимера, из которого вытягивались струи, преобразующиеся в электрическом поле в нановолокна. Затем они захватывались полосой несущего текстиля, формируя тонкий непрерывный слой (WO 2005/024101 А1). Параметры процесса: напряжение задавалось в диапазоне 40 - 48 кВ, расстояние между электродами составляло 18 см, скорость вращения электрода - 6 об/мин, скорость движения подложки - 0,13 м/мин. Получили волокнистый слой со средним диаметром волокон 300 нм. Пример осуществления изобретения.

Состав получен следующим образом. Готовят растворы 1%-ной ПАК и 10%-ного ПВС, сливают равные объемы компонентов, перемешивают и затем подкисляют систему 2 Н соляной кислотой до рН 2 - 3. Полученный ИПК загущают 12 - 14%-ным раствором поливинилового спирта до достижения вязкости системы 0,5 до 0,9 Па·с, интенсивно перемешивают и помещают в установку для электроформования. В качестве загустителя также может быть использован 8 - 10%-ный раствор ПЭО. Соотношение компонентов, масс.% может быть следующим:

№	Наименование компонента	Пример 1	Пример 2	Пример 3
1	раствор ИПК, полученный смешением 1%-ного раствора ПАК и 10%-ного раствора ПВС в соотношении компонентов 1:1	15	30	40
2	раствор загустителя в воде (концентрация 8 -14%)	80	65	55
3	раствор 2 Н соляной кислоты	до рН=2	до рН=3,5	до рН=4
4	вода	остальное	остальное	остальное
Вязкость системы, Па·с		0,9	0,6	0,5

Использование представленного формовочного состава позволяет довольно быстро получать волокна диаметром 200 - 400 нм с показателями гигроскопичности от 25 до 30% и паропроницаемости до 9 - 10 мг/см²·ч.

Claims

Состав для получения волокон методом электроформования, характеризующегося тем, что содержит интерполимерный комплекс на основе полиакриловой кислоты и поливинилового спирта, взятых в соотношении 1:1, загуститель из ряда поливиниловый спирт, полиэтиленоксид и регулятор кислотности при следующем соотношении компонентов, масс.%:
раствор интерполимерного комплекса, полученный
смешением 1%-ного раствора ПАК и 10%-ного раствора 15-40

ПВС в соотношении компонентов 1:1
раствор загустителя в воде (концентрация 8-14%) 55-80 регулятор кислотности 2Н НСl до рН=2-4 вода остальное,

при этом вязкость системы составляет от 0,5 до 0,9 Па·с.