SU485605A3 - Способ получени паро- и воздухопроницаемых материалов - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к получению rufi роскопичных и паро- и соэдухопроницаемых листовых изделий.

Листовые издели , соприкасающиес  с человеческим телом, такие как одежда,

обувь или материал дл  обивки мебели, должны быть в состо нии дышать, чтобы при низких температурах не способствовали непри тному ощущению холода, а при высоких температурах - образованию пота. Мно- гие издели , получаемые из природных веществ , таких как щерсть, хлопок и кожа, обладают способностью пропускать влагу и газы.

Дл  достижени  способности пропускать влагу и газы недостаточно выполн ть издели  газонепрони1щемыми. Способность пропускать влагу и газы, например у природных веществ обусловлена тем, что они обладают способностью с больщой скоростью поглощать больщие количества вод нотх) пара и отдавать его без утраты сухого теплового грифа.,

Известно) что паро- и воздухопроницае .JИыe синтетические издели  можно получать

следующим образом: полимеры, содержаише сложноэфирные группы третичных спиртов, нанос т на подложки и затем подвергают термическому разложению, причек1 на подложке образуетс  пенопласт. Этим спосооо получают паропоглотительные плоскостные издели  с очень выгодными свойствами, однако полученные материалы не обладакуг обратимой воздухо- и паропронипаемостью

Дл  изготовлени  листовых изделий, способных обратимо пропускать влагу и газы, комбинируют подложки с полимерами , которые содержат по меньшей Ntepo 15 мол.% свободных карбоксильных групп, а ссюедние с ними атомы углерода - по меньшей мере один атом водорода, и нн1ревают до температуры сшивки.

Затем свободные карбоксильные грукпы , содержащиес  в полученных листовых издели х, можно полност1эю или чистиччп нейтрализовать, например пь-р -нодить в

натриевую соль. Подобные листовые и; цели  обладают большой и быстрой обратимой паро- и возцухопроиицаомостыи. Сшитые поликгеры только набухают и не раствор ютс  в воде, Частич;ю отщепленна  в .ходе реакции сшивки цвуокись углерода может цействовать как вспучивающий газ, причем увеличиваетс  внутренн   новер .хность нанесенного полимера. Содержащие полимеры карбоксильные группы комбинируют с подложками известными способами, предпочтительно в виде их водного раствора, водной дисперсии или смеси обеих систем. В качестве полимеров, которые содерж по меньшей мере 15 мол. % свободных кар брксильных групп, а соседние с ними атомы углерода - по меньшей мере один атом водорода, кожно использовать прежде всег полимеры акриловой кислоты. В качестве сомономеров, которые при необходимости вместе с ненасыщенными кислотами могут образовать полимер, пригодны сополимеризуемые ненасыщенные соединени  р да этилена, например эфиры акриловой или метакрнловой кислоты, с.чож ный виниловый эфир, стирол, акрилонитрил или олефины, как этилен при пропилен. Кр ме этих сомономеров дл  указанных кар6ОНОВЫ .Х кислот могут быть приг-ленены Cf замещенные карбоновые кис1юты, такие ка метакрилова  кислота. Важно., однакоs чтобы цо смещивающей термической обработк имелись еще по меньшей мере 15 M.DI.% свободных карбоксильные групп. Реакцию сиишки провод т в поисуастви катализаторов, в качестве которых можно использовать содержащие аоот соэцинени  общей формулы „ воцороц, алкил, оксалки циклоалкил или- арил. Пригодными  вл ютс  , кроме того, азо содержа111ие гетероциклы, такие как пириди пиперидин и т. д., а также нолиэтиленими- ны и полиамиды. Если эти катализаторы низкомолекул рн или растворимы в водной системе, их добавл ют в количестве 0,05 -10 вес.%, предпочтительно 0,2-2 вес.% из расчета на содержащий карбоксильные группы поли мер. Полиамиды, поскольку они не раствор мы в водной системе, можно добавл ть и гораздо больших количествах (когда они одновременно выполн ют функцию наполнител  или усилител ) - до 99 . Катализаторы можно также примен ть в смеси друг с другом. Под подложками поднимаютс  листовые издели , структура которых позвол ет проникание газов. Особенно пригодными  вл ютс  плоскостны.е издели  из волокон, такие как холсты, ткани и трикотаж. Пригоднь: .также войлок, сетки с мелкими петл м ,., а также полотна из пенопластов преимущественно с открытыми  чейками или пораMJ- .. Волокна могут быть органической или неорганической природы. Особенно пригодными  вл ютс  подложки , построенные из синтетических полимеров, причем подложки на основе полиамида или полиакрилнитрилр, как таковые или в смеси с другими материалами, имеют особенное значение, потому что они после обработки при очень большой способности поглощать вод ной пар образуют особенно водостойкие листовы.е издели . Системы можно наносить на подложки погружением, промазкой кистью, литьем, опрыскиванием или пропиткой, а нолимерывальцеванием . Подложки пропитывают водными системами и упаривают воду; полученные таким образом листовые издели  нагревают до температур сшивки. ПpиvIeн   указанные катализаторы, .можно ускорить реакцию сшивки или осуществл ть ее также и при более низких температурах . Исушсообразно образующиес  после реакции силивки свободные кислотные группы нейтрализовать по меньшей мере частично, например переводить их в натриевые соли, так как этим повышаетс  обрати.ма  воздухо- и паронронинаемость. По завершении нейтрализации, котора  происходит в одной фазе, образцы промывают, сушат и при необходимости отделывают известными способами , например шлифованием, тиснением, лакированием. Нейтрализацию можно проводить также газообразным аммиаком. Под температурой сшивки понимакуг ту температуру, при которой имеюишес  в по- иимере группы карбоновых кислот реагируют таким образом, что ранее растворима  в воде система становитс  нерастворимой в виде ее соли и только набухает. Темнерагура сшивки зависит от разных ({ акторов, например oi рода примен емых нолимеров, содержани  в них свободных карбоксильных Jpynn и нрименени  катализаторов.

Сама  целесообразна  температура дл  сшивки 105-2ОО°С, предпочтительно 13О170С , в течение 5-16 мин.

Оставшиес  еще свободными по заверше- НИИ процесса сшивки карбоксильные группы до их полной нейтрализации можно подвергать взаимодействию с многофункциональными соединени ми, такие как многовалентные амины, изоцианаты, или многовалентные ион металлов, как ионы алюмини , хрома или кальци , причем последние действуют также и после нейтрализации.

Можно также получать листовы.е паропоглотнтельные издели , например искусственную кожу, котора  имеет гораздо большее паропоглощение, чем естественна . Примен  , например, полиакриловую кислоту, можно получать плоскостные издели  с паропоглощением выше 40 вес.%.

При комбинировании описываех4ых полимеров с другими полимерами, м гчител ми или пластификаторами можно целый р д свойств, как морозостойкость и изнашиваемость , довести до требуемого уровн . К полимерам можно добавл ть наполнители, красители, фунгициды., огнезащитные веше-,ства , мелкоизмельченные пенопласты.

Пример 1. Холст, полученньгй из поликапролактамовых штапельных волокон 6,5 денье, приблизительно при длине штапел  60 мм, простроченный 200 стежками мин при скорости движени  2 м/мин, весом 470 г/м2, прот гивают через ванну, состо щую из 100 ч. полиакриловой кислоты и 0,3 ч. диэтиноламина, растворенных в 620 ч. воды и через отжимные валки с зазором между валками 2 мм освобождают от грубого избытка раствора или выравнивают . После окончательной сушки при 80 С воздухом пропитанный холст в течение 20 мин выдерживают на воздухе при 170°С. Получают жесткое изделие весом ЮООг/м ( первоначальный холст поглотил 113% по лимера), которое нейтрализуют 1%-ным раствором соды при комнатной температуре , тщательно промывают и сушат или конденсируют до 5О%-ной относительной влажности при 23 С.Г1олучшот rjiS.Koe листовое изделие, KOiopoe при хранении при 100 относительной влажности и той же температуры показывает следующее увеличение веса: поглощение пара (в%) через 2 часа-9, через 4 часа - 15,0, через 8 час 23,3; через сутки - 4О,4.

Если кондиционируют обратно до 5% относительной влажности при 23 С, то по

сравнению с исходны.м значением получаетс  следующее содержание пара (в%) через О часа - 40,4; через 1 час - 33,2; через 2 час - 26,7; через 4 час - 17,5; через

6 час - 13,0; через 8 час - 10,7; через 16 час - 9,3.

Если изделие кондициошфуют до 0% относительной влажности при 23°С, то оно отановлт с  жестким и тверд)1м и при последующем хранени - при 100% относительной влажности и 23 С поглощение пара (Б%) составл ет через 2 час - 19, через 4 через 8 час - 45; через сутки- 68. Во всех случа х кондиционировашюе на

100% относительной влажности при 23°С изделие м гкое и податливое и имеет сухой и теплый гриф.

Пример 2. Поликалродактамовый

2Q холст обрабатывают в растворе, состо щем из 250 ч. ЗО о-ного водного раствора полиакриловой кислоты, 55 ч. 45%-ного эмульсионного сопол1щера бутадиена-акр - тонитрила в эквимод рном соотношении, 25ч

25 дипроппленглт-шл  и 0,4 ч. диэтанола ;,.на тлюсуют, затем освобождают через Олжи. валки с зазором К1ежду валками 1, от избьгт са раствора, сушат при 80 С н затем в течение 30 мин при 130° iiarpeyai. п

30 на воздухе. Получают в зкое плоскостног изделие весом 1130 г/м2. После конд шио-нированн  на 20% относительной вла  ности при 23 С продукт становитс  м гки.ч и податливым.

35 После кондишюнировани  на 50% относительной влажности при 23 С л г оследующего хранени  при 100% Oj носнтелъной в лажности при этой же температуре 1 О1 лс шение пара (в%) составл ет через 2 час40 lOi через 4 час -12; через 8 час - 14, через сутки 24.

Если нейтрализуют изделие 5%-ным водным раствором бикарбоната натри  и соответственно промывакп- и оп ть конлициони45 фуют на 5О% о .носительпой влажности при 23 С, то писле xpaneiiiiH при относительной влажпост , н той же температлре получаетс  следующее поглощение пара (в%): через 2 час - 16; через 4 час - 21 через 8 час - 31; через сутки - 55. В данном случае кондиционированное на 100% относительной влажносш при

23 С изделие имеет теплый, с-оие пмр1П О 55 сухой гриф,

П р Vf м ер 3. Холст, по.пучет11,1Й ип полиакрилонитрильных ,П)Пы,к ги).

3,1 денье, при длине штапел  35 мм и простроченный простыми стежками, весом 500 г/м пропитывают растворами, указанными Б табл. 1, через отжимные валки освобождают от избытка и при 90 С сушат до посто нного веса.

Таблица 1.

Раствор

вода

Увеличение веса во всех случа х составило 72%, т. е. листовые изде;га  имеют вес 8бО г/м , Части каждого издели  в течение 30 мин хран т при 110,130,150 или 170 С на воздухе, затем в течение

Из таблипы видна эффективность добавки неболыиого количества триэтаноламина на скорость сшивки полиакриловой -Q кислоты. Недостаточно сшита  полиакри-лова  кислота растворена во врем  суточной обработки водой и вымыта.

Пример 4. По/гучшный из 50 вес.% 55 поликапролактамового волокна (1,7 денье, длина штапел  40 мм) и 50 вес.% волокна

Компоненты, вес. ч.

триэтаноламин

полиакрилова  кислота

суток при 20 С обрабатывают водой и затем сушат до посто нного веса при 1()О С

Лотери веса из расчета на первоначально поглощенную полиакриловую кислоту (збО г/м ) приведены в табл. 2.

Таблица 2.

из гликолевого эфира политере{|)талевой кисты (1.2 денье, длИиа штапел  (10 мм)

атшратный холст несом 2ОО г/м после обычното короткого времени выдержки пропитывают эмульсионным С1 4юлиме} ом из бутадиена и акрило {итрила в молм)ном соотношении 1:t в иоде с содержанием

твердого heiiiecTBa 25%, отжимают через валки и в 3 мин коагулируют, обрабатыва  иасышеннтлм вод ным паром

9

J lbCrCK После 9У 5 ЭДУХом при 105°С получают гибкое плоскостное изделие весом 304 г/м , Его погрул ают в другой . пропиточный раствор, состо щий иа 100 age. ч. ЗО%-ного водного раствора паггаакрилоБОй кислоты, 100 вес. ч. 30%«.ного водного эь льсионного conomiMepa из акриловой кислоты и 2-этилгексилакрилата в мол рном соотношении 1:1 и 0,3 вес.ч. полиэтилепамшш, отжимают и сушат воздухом при 130 С. Плоскостное изделие имеет обишй вес 460 г/м . Затем дополнительно обрабатывают еще раствором, состо щим из 95 вес. ч. воды, 2,5 вес,, ч. бикарбоната натри  и 2,5 вес. ч. глицерина с модулем ванны 1:10 в теч ние часа при комнатной температуре, и .сушат возду.хом при 100 С. Получают м гкое, гибкое, подобное естественной коже изделие. После кондициониро вани  на 5 0% относительной влажности при 23 Си .хранени  при 1UU% относитёльноййлаж ности и той же температуре оно в течение суток поглощает 38% пара н имеет сухой и теплый гриф. Пример 5. Холст, полученный из одинаковых весовых частей штапельных волокон из полиакрилонитрила, гликолевого эфира штапельных волокон из полиакрило- нитрилад гликолевого эфира политерефтале вой кислоты и восстановленной целлюлозы, прострочшный простыми стежками, весом 100 г/м пропитывают эмульсионными сополимерами, отжимают на 200% увеличе 35

ин  веса и сушат при 105 С. Дисперсии полимеров в каждом довод т до 33 вес.% содержани  твердот о вещества и добавл ют 0,5 вес. ч. диэтаноламина на 1ОО вес, ч. дисперсии.

Высушенные издели  отчасти непосредстветю , отчасти после обработки свежим возду.хом при 140 С в течение 30 тн обрабатывают водным раствором карбоната натри  с модулем ванны 1:20 в течение суток при комнат гой температуре .

Г езультатв принедены .в табл. 3,

Результаты поклзьшают сначала воз- действие рода и количества сомономер  на

10

внешние свойства издел й, которые о.кватывают в зкие-твердые до м гких-эластичных свойств. Сшивка не имеет существенного вли ни  на эти свойства. Значение обнаруж1 ваетс  толко при нейтрализации свободных карбоксильных групп. В то врем  как несщитые полимеры после нейтрализации в воде более или менее сильно раствор ютс , сшитые полимеры набухают только в основного раствора с сод жанием твердого нешества p;s:iriai4 лени  водой пропиточных fiac TBOpoB содсС- жание твердого вешества довод т до TIJC.буемого количества.

Так как после пропитки все пробы от живаюТ равно.мерно, вес готовых изделш увеличиваетс  линейно согласно содержанию твердото вещества.

CoBepiueimo иначе дело обстоит с паропоглошением , так как степень насыщени  достигаетс  всегда позже с упеличивакч- щимс  содержанием твердого изделий. Все указанные в табл. 4 ..пшчеши измер ют по истечеши 8 час кондиционировани . висшуюсти от рода н количества сомономера. Это набухание, однако, не приводит к отделен .ию сополимера от волокнистоа о холста, м гкость и, эластичность повьгшаютс  с усилением набухани . Пример 6. Простроченный простыми стежками холст из поликапролактамовых волокон весом ЮО г/м пропитывают растворами следующего состава, отжимают и сущат возду.хом при 13О С. Затем получен- ныв издели  в течение 12 час при комнатной температуре подвергают атмосфере Nfli газа. После непродолжительной аэрации конденсируют на 5О%-ной относвтелыюй влажности при 23 С и затем определ ют поглощением вод ного пара по истеченпи 8 час при 1009о относительной влгажносш и , Основной раствор состоит из следующих компонентов, вес. ч: эмульсионный cono.iUMt p с содержанием твердого вещества сложный этиловый эфир акриловой 93; акрилова  кислота 7; З06 ный водшзи раствор полиакриловой кислоты - ЮС.); дкэтиленгликоль - 20 и 3%-кый водный pai-Tвор полнэтиленимина

13

Предмет изобретени 

Способ получени  паро- и воадухопроницаемых материалов нанесением раствора или дисперсии полимера на подложку с последующей термообработкой, о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью получени 

14

Таблица 4.

материалов с обратимой паро- и воздухопроницаемостью , используют полимеры, содержащие 15 мол.% свободных карбоксильных групп и атомы водорода у соседних с карбоксильными группами атомов углерода , и термоо1 работку провод т при температуре сщивки в присутствии катализаторов .