композиция для крашения химических волокон в массе

Формула изобретения

Композиция для крашения химических волокон в массе, включающая печную сажу, диспергатор и воду, отличающаяся тем, что она содержит печную сажу с диаметром агрегатов 0,15 - 0,30 мкм, диаметром частиц 18 - 30 нм, с удельной поверхностью 160 - 210 м²/г, а в качестве диспергатора - смесь анионного или неионного поверхностно-активного вещества с сернокислым натрием при массовом соотношении 1 : 0,9 - 1,1 соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Печная сажа с диаметром агрегатов 0,15 - 0,30 мкм, диаметром частиц 18 - 30 нм, с удельной поверхностью 160 - 210 м²/г - 100

Смесь анионного или неионного поверхностно-активного вещества с сернокислым натрием при массовом соотношении 1 : 0,9 - 1,1 - 40

Вода - 360

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической промышленности, в частности, к композиции для крашения химических волокон в массе.

Известна композиция для крашения химических волокон в массе, включающая газовую сажу с удельной поверхностью 130 м²/г, диспергирующий агент и растворитель, имеющий высокий молекулярный вес [1] - 1560661 A, 1967).

Недостатком указанной композиции является низкая интенсивность окраски, недостаточная стабильность дисперсии и невозможность использования ее в крашении волокна в массе без добавления нейтрализующих веществ, что приводит к усложнению состава.

Известна композиция для крашения химических волокон в массе, содержащей печную окисленную сажу (10 - 25%), нигрозин (1 - 5%), триэтаноламин (0,1 - 0,5%) и воду (остальное до 100%), обеспечивающая увеличение на 2 - 5% интенсивность окраски волокна добавлением к печной окислительной саже с удельной поверхностью 135 - 170 м²/г интенсивно-окрашенного красителя-нигрозина [2] - 887587A, 1981).

Недостатком данной композиции является сложность состава, необходимость нейтрализации среды при ее использовании.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является композиция для крашения химических волокон в массе, содержащая сажу канальную газовую, диспергирующий агент и воду [3 - Калинская Т.В. и др.]. Окрашивание полимерных материалов. - Л., Х., 1985, с. 83, 163).

Недостатком данной композиции является низкая интенсивность окраски, необходимость усложнения состава композиции добавлением щелочных веществ для нейтрализации среды, недостаточная стабильность суспензии.

Предлагаемая композиция для крашения химических волокон в массе включает печную сажу с диаметром агрегатов 0,15 - 0,30 мкм, диаметром частиц 18 - 30 нм, с удельной поверхностью 160 - 210 м²/г, в качестве диспергатора - смесь анионного или неионного поверхностно-активного вещества с сернокислым натрием при массовом соотношении 1:0,9 - 1,1 соответственно, и воду при следующем соотношении компонентов (мас. ч): печная сажа с диаметром агрегатов 0,15 - 0,30 мкм, диаметром частиц 18 - 30 нм, с удельной поверхностью 160 - 210 м²/г - 100, смесь анионного или неионного поверхностноактивного вещества с сернокислым натрием при массовом соотношении 1:0,9 - 1,1 соответственно - 40, вода - 360.

Отличительными признаками изобретения являются использование печной сажи с диаметром агрегатов 0,15 - 0,30 мкм, диаметром частиц 18 - 30 нм, с удельной поверхностью 160 - 210 м²/г, а в качестве диспергатора - смеси анионного при неионного поверхностно-активного вещества с сернокислыми натрием при массовом соотношении 1: 0,9 - 1,1 соответственно при следующем соотношении компонентов (мас. ч): печной сажи с диаметром агрегатов 0,15 - 0,30 мкм, диаметром частиц 18 - 30 нм, с удельной поверхностью 160 - 210 м²/г - 100, смеси анионного или неионного поверхностного вещества с сернокислым натрием при массовом соотношении 1:0,9 - 1,1 соответственно - 40 и воды 360.

Описанная выше совокупность существенных признаков объекта по сравнению с существующим уровнем техники позволяет повысить интенсивность окраски химического волокна и упростить состав композиции.

Использовании сажи с размером частиц менее 18 нм неэффективно, т.к. интенсивность окраски повышается незначительно, а получение сажи сопряжено с технологическими трудностями и неэкономично.

Использование сажи с размером частиц более 30 нм не обеспечивает глубины окраски.

Использование сажи с размером агрегатов менее 0,15 мкм также неэффективно для получения высокой интенсивности окраски и неэкономично технологически, т. к. резко понижается выход продукта при его получении (в 5 - 7 раз по сравнению с выходом продукта с диаметром агрегатов более 0,15 мкм).

Использование сажи с размером агрегатов более 0,30 мкм не обеспечивает глубины окраски из-за плохой диспергируемости в полимере.

Увеличение удельной поверхности сажи более 210 м²/г приводит к сильной агломерации частиц сажи в композиции и не обеспечивает увеличения красящей способности композиции в полимерах.

Применение сажи с удельной поверхностью менее 160 м²/г не обеспечивает глубины окраски, что требует добавления высококрасящего пигмента (нигрозина и др.) и приводит к усложнению состава.

Использование в качестве диспергатора смеси анионного или неионного поверхностно-активных веществ (ПАВ) с сернокислым натрием при массовом соотношении соответственно 1:0,9 - 1,1 обеспечивает легкость диспергирования композиции в суспензии и полимере. При передозировке или недостаточной дозировке в смеси диспергатора эффект дезагломерирования сажи снижается, что приводит к слипанию частиц сажи в композиции и снижению интенсивности окраски.

Применение средней соли сернокислого натрия обусловлено созданием оптимального изоэлектрического состояния адсобционной системы сажи - ПАВ, что усиливает диспергирующий эффект ПАВ. Доступность и массовое производство указанной соли обеспечивает экономичность рецептуры композиции и упрощение состава.

Передозировка и недостаточное содержание натрия сернокислого в смеси диспергатора неэффективно, т. к. в равной мере ухудшаются диспергируемость и стабильность окраски полимера.

Использование другой соли (например, нитратов или галогенидов) недопустимо из-за их токсичности в полимерокрашенных системах либо неэффективно из-за их недоступности, плохой растворимости и дороговизны (например, фосфатов, селенидов и др.).

Эффективность применения ПАВ анионного или неионного класса в диспергаторе обусловлена их высокой диспергирующей способностью по отношению к углеродным тонкодисперсным материалам, в данном случае - сажи. На углеродной поверхности они образуют рыхлые адсорбционные слои и уже при малой концентрации достигают диспергирующего эффекта, стабильного во времени, что обеспечивает и однородность суспензии, и высокую интенсивность окраски полимерной массы.

Катионные ПАВ (цетилтриметиламмоний, цетилпиридинаммоний) на поверхности сажи образуют плотные адсорбционные слои, способные к коалесценции в растворе, что приводит к повторной агломерации сажи, ослаблению интенсивности окраски полимерных масс.

Пример 1. 100 г Сажи с диаметром частиц 18 нм, диаметром агрегатов 0,25 мкм, удельной поверхностью 200 м²/г смешивают с 20 г динатрия метилен-бис(нафталинсульфата) и 20 г натрия серноксилого, суспензируют в 360 г воды на бисерном измельчении до получения частиц пигмента менее 1 мкм.

Интенсивность окраски полученной суспензии 140%. Полученную суспензию смешивают с щелочным раствором ксантогената целлюлозы, соблюдая концентрацию по пигменту к - целлюлозы 2%, и формуют нить на фильтре с диаметром 0,08 мм. Интенсивность окраски - целлюлозы составляет 140%. Интенсивность окраски - целлюлозы в аналогичных условиях композицией по прототипу составляет 100% (см. таблицу 1).

Пример 2. 100 г Сажи с диаметром частиц 18 нм, диаметром агрегатов 0,26 мкм, с удельной поверхностью 200 м²/г смешивают с 20 г ОП-10 (моноалкилфениловым эфиром полиэтиленгликоля) или синтамида-10 (2-полиэтиленгликольэтиламида) или препарата ОС-20 (моноалкилового эфира полиэтиленгликоля), добавляют 20 г натрия сернокиcлого, 360 г воды. Суспензию пропускают через бисерный измельчитель аналогично примеру 1. Интенсивность окраски полученной суспензии 150%.

Полученную суспензию добавляют в водно-ацетоновый раствор диацетилцеллюлозы, соблюдая концентрацию пигмента к полимеру 2%, перемешивают и формуют нить. Интенсивность окрашивания нити 150% (см. таблицу 2).

Пример 3. Готовят суспензию сажи аналогично примеру 2. Полученную суспензию добавляют в полиамидную массу в процессе полимеризации в концентрации 1% и формуют нить. Интенсивность окрашивания нити 150% (см. таблицу 3 и 4).

Таким образом, анализ приведенных выше примеров, иллюстрированных таблицами, показывает, что предлагаемая композиция для окрашивания химических волокон в массе позволяет получать высокоокрашенные химические волокна из природного и синтетического сырья. Испытания композиции в промышленных условиях при крашении - целлюлозы показали хорошую технологичность крашения, хорошую совместимость пигмента, однородное распределение пигмента в структуре нити вискозного волокна и значительный выигрыш полученных нитей волокна в колористических характеристиках.