концентрированная эмульсия для водоотталкивающей отделки текстильных материалов (ее варианты)

Формула изобретения

1. Концентрированная эмульсия для водоотталкивающей отделки текстильных материалов, содержащая парафин, уксусную кислоту, полярный органический растворитель и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит модифицированный буроугольный воск с кислотным числом 15 - 20 мг КОН/г и температурой плавления 78 - 80^oС, пластическую смазку ЦВК на основе петролатума, минерального масла и церезина и в качестве полярного органического растворителя изопропиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Парафин - 17,2 - 30,0

Модифицированный буроугольный воск - 2 - 5

Пластическая смазка ПВК - 1,8 - 5,0

Уксусная кислота - 2 - 6

Изопропиловый спирт - 8 - 15

Вода - Остальное

2. Концентрированная эмульсия для водоотталкивающей отделки текстильных материалов, содержащая парафин, ацетат циркония, уксусную кислоту и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дисперсную окись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Парафин - 21 - 35

Ацетат циркония - 5,0 - 7,5

Уксусная кислота - 4 - 6

Дисперсная окись алюминия - 0,5 - 1,0

Вода - Остальное

3. Эмульсия по п. 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пластическую смазку ПВК на основе петролатума, минерального масла и церезина в количестве 2,8 - 5,0 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химии, конкретно к текстильно-вспомогательным веществам (ТВВ) для заключительной отделки текстильных материалов различной природы: хлопчатобумажных, шерстяных, синтетических тканей и их смесей.

Известно, что любая ткань, используемая для верхней одежды, требует водоотталкивающей отделки. При этом, наряду с водоотталкивающими свойствами, ткани приобретают и другие полезные свойства наполненность, несминаемость и т.п. С практической точки зрения важна простота технологии процесса пропитки тканей, и из существующих способов отделки (однованного и двухванного) предпочтительнее однованный.

В условиях значительной удаленности большинства текстильных фабрик на территории Российской Федерации от заводов-изготовителей эмульсионных ТВВ и нестабильности поставок существенное значение имеют устойчивость препаратов во времени и сохранение способности их разбавляться водой с образованием устойчивых пропиточных ванн. При отсутствии на текстильных фабриках специальной вентиляции существенным фактором становятся также и пожаробезопасные свойства применяемых ТВВ.

Изобретение относится к водоотталкивающим средствам для однованного способа отделки (как наиболее экономичного) текстильных материалов с открытыми порами (как наиболее гигиеничного вида).

Известно большое количество парафинсодержащих составов для водоотталкивающией отделки, приготовленных с использованием эмульгаторов как гидрофильного, так и гидрофобного характера, в том числе различных металлсодержащих соединений солей хрома, бутилалюминия. Однако все они дают недостаточно высокий водоотталкивающий эффект. Известен также комбинированный способ пропитки тканей с последовательным нанесением слоев из полиакрилатов, смеси парафин-циркониевой эмульсии, фторсодержащего препарата, сульфата алюминия и т.д. Однако в этом случае требуется двухванный способ, а пропитка получается с закрытыми порами (ткань для зонтиков). Известно также применение для водоотталкивающей отделки эмульсий парафина, стабилизированных гелеобразной гидроокисью алюминия. Однако устойчивость их во времени совершенно недостаточна для длительного хранения из-за неустойчивости геля гидроокиси алюминия.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является концентрированная эмульсия типа "масло в воде" [1] содержащая 16-20% парафина (в том числе 4% горного воска), 1,6-5,0% ацетата циркония, 2% уксусной кислоты, 10% метилэтилкетона и воду.

Однако эта эмульсия также не лишена недостатков:

достигаемая степень дисперсности, агрегативной и кинетической устойчивости исходных эмульсий не обеспечивает возможность хранения, транспортировки и использования более 10-12 месяцев, а разбавленных эмульсий с концентрацией 80-200 г/л (пропиточные ванны) выше 6 ч, что существенно осложняет их применение;

природа и количественное соотношение компонентов состава при пропитке тканей различной природы в стандартных фабричных условиях не обеспечивают стабильно высоких водоотталкивающих свойств, получаемых после отделки;

эмульсии являются легковоспламеняемыми жидкостями (температура вспышки Т_всп. 40-42^оС), что также значительно затрудняет процесс получения, хранения, транспортировки и использования их.

Цель изобретения увеличение устойчивости исходной концентрированной эмульсии значительно более 12 месяцев (до двух лет), а пропиточных ванн выше 6 ч (до 12 ч), повышение и стабилизация уровня водоотталкивающего эффекта. При этом ткани приобретают дополнительные полезные свойства, такие как несминаемость и наполненность, снижение пожароопасных свойств эмульсий снижение температуры вспышки.

Поставленная цель достигается тем, что в состав эмульсии, содержащей, в качестве основных компонентов парафин, ацетат циркония, уксусную кислоту, полярный органический растворитель и воду, дополнительно вводят пластическую смазку ПВК (ГОСТ 19537-74), модифицированный буроугольный воск (ТУ 615-04-49-93) с кислотным числом (К.Ч.) 15-20 мг.КОН/г и температурой плавления (Т. пл. ) 78-80^оС, в качестве полярного органического растворителя изопропиловый спирт (состав А).

Кроме того, дополнительно вводят твердую дисперсную окись алюминия (ТУ 609-3916-75) (состав Б) или твердую дисперсную окись алюминия и пластическую смазку ПВК (состав В). Все указанные варианты составов получаются одним способом, и эмульсии составов А, Б, В имеют приблизительно одинаковые эксплуатационные характеристики.

Отличие от прототипа [1] состава А состоит в дополнительном введении пластической смазки ПВК (1,8-5,0 мас.), модифицированного буроугольного воска с К.Ч.15-20 мг КОН/г Ч.О.140-180 мг КОН/г, Т_пл.=78-81^оС (2,0-5,0 мас.) и изопропилового спирта (8,0-15,0 мас.), а также в увеличенном содержании парафина (до 30,0 мас. ) и уксусной кислоты (до 6,0 мас.), что позволяет сформировать в эмульсии на поверхности раздела фаз адсорбционные слои новой, отличной от эмульсии прототипа, структуры из ди-(три)-ацетатов цирконила и изопропанола, обусловливающие повышенную устойчивость как исходных концентрированных эмульсий, так и пропиточных ванн разбавленных эмульсий. Кроме того, введение в состав эмульсии изопропанола позволяет снизить ее температуру вспышки на 10-12^оС по сравнению с эмульсией прототипа, содержащей метилэтилкетон, т.е. снизить ее пожароопасность.

Отличие от прототипа [1] состава Б состоит в дополнительном введении в состав эмульсии твердой дисперсной окиси алюминия (0,5-1,0 мас.) и также в увеличенном содержании парафина (до 35,0 мас.) и уксусной кислоты (до 6,0 мас. ). В результате на границе раздела фаз эмульсии формируются адсорбционные слои "бронирующей" структуры, которая обеспечивает повышение устойчивости эмульсии и ее водоотталкивающую эффективность. Кроме того, этот состав является вообще трудновоспламенимым (температура вспышки не обнаруживается до 280-300^оС), то есть малопожароопасным.

Отличие от прототипа [1] состава В состоит в дополнительном введении в состав эмульсии твердой дисперсной окиси алюминия (0,5-1,0 мас.) и пластической смазки ПВК (2,8-5,0 мас.), а также в увеличенном содержании парафина (до 35,0 мас.) и уксусной кислоты (до 6,0 мас.), что способствует формированию также "бронирующей" структуры на границе раздела фаз эмульсии и обеспечивает повышение устойчивости эмульсии, увеличение и стабилизацию уровня водоотталкивающего эффекта и малую пожароопасность процессов изготовления исходной концентрированной эмульсии, хранения, транспортировки и применения.

Компоненты составов и их соотношения представлены в табл.1 в сравнении с прототипом, а свойства полученных эмульсий в табл.2.

Предлагаемую эмульсию (все ее варианты) получают по методике [1] с использованием плунжерного гомогенизатора щелевого типа Manton Gaulin под давлением 150-450 кг/см², куда подается грубая предварительная эмульсия исходных компонентов при температуре 80^оС. Внешний вид готовых эмульсий: подвижная жидкость белого цвета с опалесценцией. По данным дифференциальных кривых распределения по размерам, полученным путем оптической микроскопии, основная масса частиц равна 0,5-1,85 мкм. Устойчивость исходных концентрированных эмульсий значительно выше 12 месяцев (до 24 мес.), а пропиточных ванн с концентрацией препарата 80-200 г/л выше 6 ч (до 12 ч). В пределах указанных сроков хранения концентрированные эмульсии разбавляют водой во всех соотношениях. При однованном способе отделки на 2-, 3- вальных плюсовках эмульсии придают высокие и стабильные (на 10-20% выше рекомендованных норм и на 15-30% выше прототипа) водоотталкивающие свойства тканям различной природы и их смесям. Пропитка получается с открытыми порами. Одновременно достигается дополнительный эффект наполненности и несминаемости (на 15-20% выше, чем у эмульсии по прототипу), равный по величине соответственно 60-65% и 500-1000 мг/см². Температура вспышки эмульсии (состав А) на 10-12^оС ниже эмульсии по прототипу, а составов Б и В еще ниже не определяется до 280-300^оС.

Основные физико-химические и эксплуатационные свойства эмульсии по изобретению, в сравнении с прототипом представлены в таблице 2. Данные табл.2 убедительно показывают, что по основным сравниваемым характеристикам: устойчивость, водоотталкивающему эффекту и пожаробезопасности эмульсия по изобретению превосходит эмульсию по прототипу.

Характеристика компонентов эмульсии.

Пластическая смазка ПВК по ГОСТ 19537-74,83 и 90 представляет собой пластическую консервационную смазку [2] которую получают сплавлением петралатума (60-70%), минерального базового масла М-11 (ранее ДС-11) [3] (25-35%), церезина (3-5%) и присадки МНИ-7, которая является окисленным церезином (0,9-1,1%) [2]

Модифицированный буроугольный воск по ТУ 6-15-04-49-93 представляет собой сложноэфирный воск, получающийся путем экстракции битуминозных углей органическими растворителями с последующей химической модификацией до кислотного числа (К. Ч.) 15-20 мг КОН/г, числа омыления (Ч.О.) 140-180 мг КОН/г и Тпл. 78-80^оС.

Твердая дисперсная окись алюминия для хроматографии по ТУ 6-09-3916-75 представляет собой порошок с удельной массой 2,55 г/см³, дисперсностью 10-30 мкм и удельной поверхностью 100-300 м²/г. [4]

Ацетат циркония (в основном диацетат циркония) по ТУ 6-09-03-38-75 представляет собой полукристаллический порошок, который получают либо из хлорокиси циркония, либо растворением карбоната циркония в уксусной кислоте [5]

Уксусная кислота, ледяная, содержащая не менее 85% основного вещества. Изопропиловый спирт, чистый, содержащий не менее 86% основного вещества. Парафин любой с Тпл. 42-60^оС.

П р и м е р 1 (контрольной). Согласно [1] эмульсию готовят следующим способом. Плавят вместе при нагревании до 100^оС 160 мас.ч. парафина и 40 мас. ч. горного воска (монтанный воск согласно [4]) и одновременно нагревают до 80^оС смесь 170мас.ч. раствора, содержащего 25% ацетата циркония, 20 мас. ч. ледяной уксусной кислоты и 150 мас.ч. воды. Расплавленную смесь парафина и воска прибавляют к водному раствору ацетата циркония при интенсивном перемешивании, и полученную грубую эмульсию немедленно пропускают через плунжерный гомогенизатор типа Manton Gaulin под давлением до 420 кг/см². Полученную тонкую эмульсию подвергают дополнительному перемешивают и охлаждению. При температуре 75^оС прибавляют 100 мас.ч. метилэтилкетона и перемешивают до охлаждения до 50^оС. Образуется концентрированная эмульсия для водоотталкивающей отделки текстильных материалов.

П р и м е р 2. Состав А готовят аналогичным способом. Плавят вместе при нагревании до 100^оС 200 мас.ч. парафина, 20 мас.ч. модифицированного буроугольного воска и 20 мас.ч. пластической смазки ПВК. Одновременно нагревают 545 мас.ч. воды, 75 мас.ч. ацетата циркония и 40 мас.ч ледяной уксусной кислоты до 80^оС. Расплавленную смесь парафина, воска и смазки прибавляют к водному раствору ацетата циркония при интенсивном перемешивании и полученную грубую эмульсию немедленно пропускают через плунжерный гомогенизатор при Manton Gaulin под давлением до 420 кг/см². Полученную тонкую эмульсию подвергают дополнительному перемешиванию и охлаждению. При температуре 75^оС прибавляют 100 мас. ч. изопропилового спирта и перемешивают до охлаждения до 50^оС. Образуется устойчивая концентрированная эмульсия для водоотталкивающей отделки текстильных материалов.

П р и м е р 3. Состав Б готовят аналогичным способом. Плавят при нагревании до 100^оС 210 мас.ч. парафина. Одновременно нагревают 695 мас.ч. воды, 50 мас. ч. ацетата циркония, 40 мас.ч. ледяной уксусной кислоты и 5 мас.ч. твердой дисперсной окиси алюминия до 80^оС. Расплав парафина прибавляют к водному раствору (суспензии) при интенсивном перемешивании и полученную грубую эмульсию немедленно пропускают через плунжерный гомогенизатор типа Manton Gaulin под давлением 420 кг/см². Полученную тонкую эмульсию подвергают дополнительному перемешиванию и охлаждению до 50^оС. Образуется устойчивая концентрированная эмульсия для водоотталкивающей отделки текстильных материалов.

П р и м е р 4. Состав В готовят аналогичным способом. Плавят вместе при нагревании до 100^оС 300 мас.ч. парафина и 35 мас.ч. пластической смазки ПВК. Одновременно нагревают 547,5 мас.ч. воды, 50 мас.ч. ледяной уксусной кислоты, 60 мас.ч. ацетата циркония и 7,5 мас.ч. твердой дисперсной окиси алюминия до 80^оС. Расплавленную смесь парафина и смазки прибавляют к водному раствору (суспензии) при интенсивном перемешивании и полученную грубую эмульсию немедленно пропускают через плунжерный гомогенизатор типа Manton Gaulin под давлением до 420 кг/см². Полученную тонкую эмульсию подвергают дополнительному перемешиванию и охлаждению до 50^оС. Образуется устойчивая концентрированная эмульсия для водоотталкивающей отделки текстильных материалов.

Таким образом, полученные аналогичным прототипу способом эмульсии, согласно изобретению, существенно лучше по дисперсности и устойчивости эмульсий по прототипу (соответственно 0,5-1,85 мкм против 0,7-3,0 мкм и 18-24 месяца против 12 месяцев), по водоотталкивающему эффекту (в среднем на 15-30%) и по пожаробезопасности (Т_всп. состава А на 10-12^оС ниже прототипа, а составы Б и В вообще малогорючи).