В последнее время производство и потребление полиэфирных волокон получило очень широкое распространение. За счёт своих высоких физико-механических свойств, способности заменять другие виды волокон, наиболее низкой стоимостью по сравнению с аналогичными материалами, способности использовать в смеси с натуральным сырьём, полиэфирные волокна находят очень широкое использование в различных направлениях промышленности, особенно в текстильной.

Существуют различные способы крашения текстильных материалов из полиэфирных волокон, но самым эффективным является крашение дисперсным красителем использованием интенсифицирующих агентов. Выбранный способ имеет ряд преимуществ: простота технологического процесса и аппаратурного оформления, получение глубокого тона окрасок при температурах крашения не выше 100°С, возможность крашения любых смесей волокон из одной ванны. Было рассмотрено большое количество органических соединений ароматического и алифатического рядов рекомендовано в качестве интенсификаторов крашения. Эти соединения токсичны и имеют неприятный запах, в связи с этим внимание уделяется поиску низкотоксичных и экологически безопасных интенсификаторов процессов колорирования синтетических волокнистых материалов.

Целью данной работы является:

a) Разработка технологии крашения полиэфирных волокон дисперсными красителями при температуре 100°С с использованием низкотоксиных, экологически безопасных соединений, содержащих в своей структуре положительно заряженный атом азота;

b) Исследование взаимодействия дисперсного красителя с четвертичными аммониевыми солями в водном растворе в оптимальных условиях крашения.

1. Литературный обзор

1.1 Полиэфирные волокна, их производство и потребление в мире

В последние годы, увеличился объем производства материалов из натуральных и химических волокон. Уже в 2010 г., по сравнению с 2009 г., его прирост на 8,6% (или 6,4 млн. т.) и достигнув - 80,8 млн. т., что корреспондируется со среднемировым потреблением всех видов волокон на душу населения, равным 11,8 кг в год.

Таким образом, в мире средний ежегодный прирост волокон в последнем десятилетии составляет 3,4%, а рост населения в тот же период времени - 1,2% в год, т.е. народы земного шара сегодня, живут в условиях сбалансированного обеспечения сырьем.

Таблица 1 - Мировое производство текстильных волокон в 2010 г.

Из приведенной таблицы (табл. 1) видно, что лидирующие позиции, по всем показателям сохраняют полиэфирные (ПЭФ) волокна, в т. ч. прирост по штапельным составил 9% (до 13,7 млн. т.) и комплексным нитям - 16% (до 23,6 млн. т.). Суммарный выпуск ПЭФ волокон равен 37,3 млн. т. [1].

Практически во всех странах, включенных в (табл. 2), превалируют ПЭФ волокна по сравнению с другими известными типами синтетических волокон. Везде отмечен прирост их производства в 2010 г.

Таблица 2 - Мировое производство синтетических волокон (тыс. т) в 2010 г.

По России, эти данные очень малы, по сравнению с выше перечисленными показателями других стран.

На фоне отмеченного благополучия с развитием ПЭФ волокон в мире ситуация с их производством в странах СНГ относительно хуже, а в России ее можно признать как катастрофическую. Сегодня Беларусь - единственный и самый крупный производитель ПЭФ волокон в странах бывшего СССР. С легкостью можно согласиться с высказыванием проф. Айзенштейн Э.М: «После развала Союза два действующих современных предприятия отрасли по ПЭФ - в Могилеве и Светлогорске - отошли к этой Республике, а в России остались три предприятия, и ни одно из них фактически не работало: вечная реконструкция в Курске, долгострой в Твери, переориентация на бутылки в Благовещенске. На сегодняшний день лишь «Тверской Полиэфир», в основном благодаря энтузиазму и профессионализму руководивших им в разное время В.А. Соколову и Е.В. Пресницкому, сумел выйти на проектные показатели и добиться в последние годы стабильно обнадеживающих результатов по выпуску ПЭФ пневмотекстурированных нитей.» [2]

Достижения Беларуси по увеличению производства химических волокон в 2010 г. (+18,9% при коэффициенте загрузки мощностей 84,9%) во многом связаны с высокими показателями роста выпуска ПЭФ волокон (на 24,4%, до 127 тыс. т.), доля которых в балансе химических волокон Республики (250 тыс. т.) составляет более 50%.

В России, собственного производства ПЭФ волокон практически нет - 0,35 кг/чел., что уступает среднемировому уровню (5,3 кг/чел.) в 15 раз. И речь идет о текстильном сырье, в настоящее время самом распространенном в мире и являющимся единственной альтернативой природным волокнам - хлопку и шерсти.

Итоги 2010 г. очень плохие: выпуск сократился почти на 5% (табл. 3), в т. ч. штапельного волокна - на 8,1%, спанбонда - на 57,2%. Только ОАО «Тверской полиэфир» и ОАО ПТФ «Завидовский текстиль» удалось вдвое увеличить производство ПЭФ текстильной нити. В целом ПЭФ волокна в 2010 г. составляли примерно 1/3 от производства химволокон в России, а по потреблению - более 50%.

Таблица 3 - Производство полиэфирных волокон и нитей в России, 2010 г.

Говоря о ПЭФ штапельном волокне, производимом в России, надо учитывать, что речь идет не о нормальном сырье, которое отвечает требованиям ГОСТ для текстильной промышленности и способно перерабатываться в смесках с хлопком, шерстью и льном, а также в чистом виде, а о волокне, получаемом при рециклинге отходов бутылок из вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТ) и пригодном, главным образом, для изготовления нетканых материалов (НМ), - здесь требования по равномерности, цвету, белизне и др. совершенно иные. Поэтому производство таких волокон из вторичного сырья в основном сосредоточено на текстильных предприятиях, выпускающих НМ, например, в Сыктывкаре, Н. Майне, Усть-Джегуте, Владимире, Гусь-Хрустальном, Судогде и др., - их, как правило, используют для внутренних нужд [3].

Инжиниринговая фирма «ЕРС» по заказу Ивановского государственного фонда поддержки малого бизнеса готовит эскизный проект (типа ТЭО) комплекса по производству и переработки ПЭТ, рассматривая данную работу как первый этап строительства завода по выпуску ПЭФ волокон.

Премьер-министр В.В. Путин 07.09.2011 г. своим Распоряжением №1561-р утвердил Паспорт регионального инвестиционного проекта «Создание завода по производству ПЭТ пищевого и текстильного назначения мощностью 486 тыс. тонн в год» [4].

ПЭФ волокон в России практически нет, из-за чего тысячи текстильных предприятий в стране простаивают или перебиваются дорогим импортным сырьем.

Точные сведения о потребности российских текстильщиков в ПЭФ волокнах пока отсутствуют, и этот факт нередко используется для спекулятивных прогнозов и рассуждений, искажения фактов в своих интересах. На самом деле есть три достоверных источника: 1) практический (ОАО «Ростекстиль»), 2) прогнозирующий (ФГУП ЦНИИЛКА) и 3) расчетный (НИИТЭХИМ). По все источникам можно сделать вывод, что производство химических волокон составляет - ок. 250 тыс. т/год. По данным, разбивка по ассортименту условно может выглядеть следующим образом: штапельное волокно, техническая и текстильная нити, (тыс. т/год) - 160, 30 и 50, соответственно. Вот такими или близкими к этому должны строиться новые производства ПЭФ волокон [5-7].

По самым осторожным прогнозам (с учетом вероятного продолжения кризисных явлений в мировой экономике), изложенным НИИТЭХИМ в докладе Д.Н. Клепикова на научно-практической конференции «Роль химии в инвестиционном развитии России и стран СНГ» 25-26.10.2011 г., исходя из предполагаемого объема выпуска химических волокон в установленной пропорции следует ожидать в обозримом будущем на российском рынке поступления ПЭФ волокон собственного производства на уровне: в 2015 г. - 270 тыс. т, в 2020 г. - 335 тыс. т и в 2030 г. - 400 тыс. т. [7].

Надеемся, что выполнение задуманных проектов окажется в руках грамотных и ответственных специалистов и бизнесменов и возродится производство ПЭФ волокон текстильного назначения. И тогда, разработанные технологии отделки текстильных материалов из ПЭФ волокон с помощью интенсификатора будут внедрены в производство.

1.2 Крашение полиэфирных волокон

Крашение в массе - это введение суспензии красителя в реакционную массу мономера или в расплав полученного полимера перед формованием волокна. Краситель в этом случае распределяется в расплаве полимера в виде механической взвеси и равномерность окраски зависит только от распределения частиц красителя в массе волокна.

Для крашения в массе используют красители, хорошо растворимые в растворах или расплавах полимеров, либо высокодисперсные пигменты, способные равномерно распределяться в полимерах и давать устойчивые дисперсии в условиях получения волокон. При крашении волокон, формуемых из расплавов (полиэфирных), красящие вещества вводят на стадии синтеза полимера или в готовый полимер перед формованием из него волокна. В последнем случае красящие вещества наносят на гранулы полимеров, например «опудриванием», окрашивают гранулы из водных ванн обычными методами крашения сформованных волокон или вводят в расплав концентраты красящих веществ в полимерах (тех же, что предназначены для крашения, или совместимых с ними). Крашение концентратами наиболее перспективно, так как их можно вводить непрерывно непосредственно перед формованием волокон. Красящие вещества должны иметь высокую термостабильность (получение и формование волокон проводят при высоких температурах, достигающих 300°С) и быть устойчивыми к химически агрессивных средах при высоких температурах. Для крашения полиэфирных волокон разработаны специальные термостойкие полимерорастворимые красители: производные фталоцианина, хинакридоны, сажу, а также кадмиевые и железооксидные [8].

Способ крашения полиэфирных нитей обработкой свежесформованной нити в водной красильной ванне дисперсными красителями при нагревании и натяжении менее 0,3 гс/текс осуществляют в две стадии при температуре 100,5-105 ?С: крашение и крашение с вытягиванием. Аморфный полимер нити равномерно насыщается красителем и одновременно нить вытягивается в 1,5-10 раз [10]. Недостатком этого способа является ограниченное его использование, таким способом можно окрашивать полиэфирные нити и жгуты в процессе их получения.

Крашение в массе полимера экономически выгодно прочности окраски и малых затрат, однако из-за малого числа красителей, устойчивых к высоким температурам, находит ограниченное применение.

1.2.2 Высокотемпературные способы крашения

Для получения окрашенных нитей применяют преимущественно высокотемпературное крашение (выше 100°С). Красильный состав содержит дисперсный краситель и диспергатор. Краситель берут в количестве 3 - 5% от массы волокна. Диспергатор используют для уменьшения размера частиц красителя и поддерживания суспензии в состоянии высокой степени дисперсности в процессе крашения. Диспергаторы вводят в красильную ванну в количестве 1 - 2 г/л.

Процесс крашения в этом случае протекает следующим образом: вначале готовят дисперсию красителя с соответствующим диспергатором и вводят ее в красильную ванну, нагретую до 60 - 80°С. Затем нагревают ванну до 125 - 130°С и выдерживают при этой температуре (красят) 30 - 60 мин. Далее нити промывают вначале теплой водой и проводят их восстановительную обработку с последующей тщательной промывкой.

Крашение волокна дисперсными красителями при температуре выше 100°С дает возможность получать окраски, прочные к свету и светопогоде. Обычно процесс крашения проводят в автоклавах.

Можно также окрашивать ПЭ волокон по способу термозоль.

Этот способ крашения является новым вариантом высокотемпературного крашения. Сущность его заключается в следующем. Ткань (или трикотаж) в хорошо расправленном состоянии пропитывают суспензией красителя в присутствии смачивателя, диспергатора и небольшого количества загустителя и высушивают горячим воздухом при 60 - 70°С. После сушки следует термическая обработка горячим воздухом при 190-200°С в течении 1 мин. с последующим охлаждением холодным воздухом. Во время термообработки при 200°С ПЭ волокно расстекловывается, связи между соседними макромолекулами полиэфира в аморфных зонах разрываются, структурные элементы получают большую подвижность, в результате чего резко увеличивается диффузия красителя с поверхности вглубь волокна и его фиксация в волокне. Волокно пребывает в высокоэластичном состоянии, скорость диффузии красителя очень велика, поэтому при непродолжительной термообработке (1 мин) достигаются глубокое прокрашивание и высокая фиксация красителя на волокне. Одновременно с фиксацией красителя при термообработке происходит терсофиксация самого волокна, т.е. благодаря разрыву межмолекулярных связей молекулы полиэфира приобретают большую подвижность и распрямляются более или менее одинаково в соответствии с тем натяжением, при котором происходит обработка. При последующем охлаждении связи между соседними молекулами возникают в новых местах, и положение молекул в волокне таким образом фиксируется. В результате этого ткань приобретает такие ценные свойства, как безусадочность и несминаемость.

При крашении по способу термозоль должны соблюдаться следующие условия:

- применяемые красители должны быть устойчивы к сублимации, т.е. не должны возгоняться в условиях термообработки при 200°С;

- ткань должна быть в хорошо расправленном и умеренно натянутом состоянии, во избежание усадки и складок, заломов;

- в красильную ванну необходимо ввести небольшое количество загустителя для приклеивания красителя к поверхности волокна во избежание миграции на волокне во время сушки горячим воздухом.

После термообработки и охлаждения ткань подвергается промывке по непрерывному способу.

Степень фиксации красителя на ПЭ волокне при термозольном способе крашения можно еще больше повысить, если ввести в красильную ванну вещества, образующие коацерватные системы. Такими веществами являются, например, моноэтаноламид, диэтаноламид, алкилоламиды жирных кислот. Они образуют в воде устойчивую эмульсию, которая в присутствии электролитов расслаивается на две изотропные фазы: коацерваты и равновесную жидкость. В коацерват - концентрированную фазу - переходит большая часть красителя, в то же время коацерват хорошо смачивает гидрофобное волокно, поэтому концентрируется на его поверхности. Таким образом, при дальнейшей сушке и термообработке создаются благоприятные условия для диффузии красителя вглубь волокна. Вместо термообработки можно применять запаривание при температуре 130°С [11].

1.2.3 Низкотемпературные способы крашения

Низкотемпературное крашение (не выше 100°С) может проводиться с добавлением интенсификаторов и без них.

Без добавления интенсификатора. В этом случае красильная ванна содержит дисперсный краситель и диспергатор. Крашение осуществляется теми же красителями и диспергаторами, что и при высокотемпературном крашении.

Вначале готовят суспензию красителя с диспергатором в теплой воде. Затем при 50°С волокно погружают в ванну, модуль которой 20 - 30 (на 1 часть красителя берут 20 - 30 частей воды). Содержимое ванны нагревают до 100°С и производят крашение в течение 1 - 1,5 ч. Далее следует промывка (обработка раствором), содержащим 1 г/л технических моющих средств (ТМС), при температуре 80°С в течение 20 - 30 мин. После этого волокно (нити) окончательно промывают.

С применением интенсификатора. Интенсификаторами являются веществами, снижающие температуру перехода из застеклованного состояния в высокоэластическое и вызывающие набухание волокна в условиях крашения. В качестве интенсификаторов при крашении ПЭФ волокон рекомендуется применять о-фенилфенолы, -нафтол в виде тонкодисперсных суспензий, салициловую и бензойную кислоты и др. Хорошим интенсификатором оказался бутиловый эфир сульфоланола (БЭС) [12].

В красильную ванну ввести сначала дисперсию интенсификатора с половинным количеством диспергатора. Для получения тонкодисперсной суспензии о-фенилфенола и -нафтола их следует перевести в растворимые в воде натриевые соли путем нагревания с эквивалентным количеством 10%-го раствора едкого натра (на 1 г. о-фенилфенола 2 мл 10%-го раствора NaOH). После нагревания полученные растворы разбавить теплой водой и ввести в красильную ванну вместе с половиной диспергатора. Затем в ванну медленно по каплям ввести уксусную кислоту до нейтральной реакции (по лакмусу). После добавления уксусной кислоты о-фенилфенол и -нафтол выделяется в виде тонкой дисперсии, которой и обрабатывают материал до введения красителя. Салициловую кислоту ввести в красильную ванну в виде водного раствора. БЭС превращается в дисперсию при смешивании с половиной диспергатора и теплой водой. Обработать волокнистый материал дисперсией (или раствором) интенсификатора при 80°С в течение 30 мин. (М=20), после этого в красильную ванну ввести краситель, затертый в пасту с остальной частью диспергатора и с небольшим количеством воды (М=30). Ванну нагреть до кипения и красить при кипении в течение 1 ч. После крашения промыть горячей водой, обработать раствором, содержащим 2 г/л ТМС и 2 г/л соды, при 80°С в течение 20 мин., снова промыть горячей и холодной водой и высушить

Иногда при крашении получается окраска, не прочная к трению вследствие поверхностного закрепления красителя на волокне. Для удаления красителя с поверхности волокна после крашения вместо обработки в растворе ТМС и соды рекомендуется восстановительная обработка при 80°С в течение 30 мин. Далее следует промывка горячей и холодной водой и сушка [12-13].

В заявке на изобретение 2006016711 JP МПК D06P3/54, D06P1/44, D06P5/20, D06P1/90, D06P3/34, D06P1/00 описывается метод крашения полиэфирных волокон периодическим способом композицией, включающей полярный органический растворитель из следующего ряда: метанол, этанол, изопропиловый спирт, бутанол, бензиловый спирт, ацетон, ацетофенон, N-метил-2-пирролидон, метилэтилкетон, диметилсульфоксид, диметилформамид, этиленгликоль и ацетонитрил [14].

Хорошие показатели колористической отделки полиэфирных материалов дисперсными красителями при температуре не выше 100 ?С позволяют получать следующие интенсификаторы: 1-хлор-2-нафтол, анилид салициловой кислоты, бензилацетат [15].

В патенте [16] описывается интенсификатор для термической фиксации. Он содержит, мас.%: тиоцианат калия 20 - 35, мочевина 30 - 50, оксиэтилированный моноалкилфенол Неонол АФ 9 - 12 и вода - остальное до 100%. Степень фиксации активных красителей на хлопчатобумажной ткани составляет 90 - 91%, дисперсных красителей на ТАЦ ткани - 89%, активных и дисперсных красителей на хлопколавсановой ткани - 92%.

1.3 Интенсификаторы, применяемые в промышленности

Известные трудности окрашивания полиэфирных волокон связаны с высокой гидрофобностью и степенью кристалличности волокнообразующего полимера и в настоящее время преодолеваются путем применения токсичных полярных химических интенсификаторов, преимущественно ароматического строения (табл. 4) [17].

Таблица 4 - Токсикологическая характеристика используемых в промышленности интенсификаторов крашения полиэфирных материалов
(ГН 2.2.5.686-98)

Самые распространенные интенсификаторы применяемые в промышленности: бензол (-C₆H₆-) - органическое химическое соединение, бесцветная жидкость с приятным сладковатым запахом.

При непродолжительном вдыхании паров бензола не возникает немедленного отравления, поэтому до недавнего времени порядок работ с бензолом особо не регламентировался. В больших дозах бензол вызывает тошноту и головокружение, а в некоторых тяжёлых случаях отравление может повлечь смертельный исход. Пары бензола могут проникать через неповрежденную кожу. Если организм человека подвергается длительному воздействию бензола в малых количествах, последствия также могут быть очень серьёзными. В этом случае хроническое отравление бензолом может стать причиной лейкемии (рака крови) и анемии (недостатка гемоглобина в крови). Сильный канцероген [18].

Ввиду высокой токсичности его содержание новыми стандартами ограничено введением до 1%.

Салициловая кислота (от лат. salix «ива», из коры которой она была впервые выделена) - 2-гидроксибензойная или фенольная кислота, С6Н4 (ОН) СООН; бесцветные кристаллы, хорошо растворима в этаноле, диэтиловом эфире и других полярных органических растворителях, плохо растворима в воде (1,8 г/л при 20°C).

Салициловая кислота токсична в больших дозах, для человека предполагаемая LD50 составляет 1.75 г./кг. Беременным советуют не употреблять продуктов, содержащих салицилаты, из-за повышения риска развития синдрома Рея [17].

Фенол (гидроксибензол, устар. карболовая кислота) C₆H₅OH - простейший представитель класса фенолов. Бесцветные игольчатые кристаллы, розовеющие на воздухе из-за окисления, приводящего к образованию окрашенных веществ. Обладают специфическим запахом гуаши. Растворим в воде (6 г на 100 г. воды), в растворах щелочемй, в спирте, в бензоле, в ацетоне.

Фенол ядовит. Вызывает нарушение функций нервной системы. Пыль, пары и раствор фенола раздражают слизистые оболочки глаз, дыхательных путей, кожу.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) фенола:

ПДКр.з. = 1 мг/м?

ПДКр.с. = 0,3 мг/м?

ПДКм.р. = 0,01 мг/м?

ПДКс.с. = 0,003 мг/м?

ПДКв. = 0,001 мг/л

Попадая в организм, фенол очень быстро всасывается даже через неповрежденные участки кожи и уже через несколько минут начинает воздействовать на ткани головного мозга. Сначала возникает кратковременное возбуждение, а потом и паралич дыхательного центра. Даже при воздействии минимальных доз фенола наблюдается чихание, кашель, головная боль, головокружение, бледность, тошнота, упадок сил. Тяжелые случаи отравления характеризуются бессознательным состоянием, синюшностью, затруднением дыхания, нечувствительностью роговицы, скорым, едва ощутимым пульсом, холодным потом, нередко судорогами. Зачастую фенол является причиной онкозаболеваний [19].

Нафталин - С₁₀Н₈ твердое кристаллическое вещество с характерным запахом. В воде не растворяется, но хорошо - в бензоле, эфире, спирте, хлороформе.

Нафталин по химическим свойствам сходен с бензолом: легко нитруется, сульфируется, взаимодействует с галогенами. Отличается от бензола тем, что ещё легче вступает в реакции.

Длительное воздействие нафталина может вызвать повреждение или разрушение красных кровяных телец (эритроцитов). International Agency for Research on Cancer (IARC) классифицировала нафталин как возможный канцероген, вызывающий рак у людей и животных. В человеческом организме чаще всего концентрируется в жировой ткани, где может накапливаться до тех пор, пока жировая ткань не начнёт сжигаться и яд не попадёт в кровь, после чего наступает отравление организма (кровотечения, возникновение опухолей и т.д.).

Ацетофенон (метилфенилкетон, C₆H₅COCH₃) - жирноароматический кетон.

Ацетофенон является бесцветной маслянистой жидкостью, обладающей сильным запахом черёмухи. Хорошо растворяется в этаноле, диэтиловом эфире, ацетоне, хлороформе, бензоле. Растворимость воды в ацетофеноне составляет 1,65% масс., растворимость ацетофенона в воде - 0,55% масс.

Ацетофенон обладает снотворным действием. Его производное - хлорацетофенон - является слезоточивым веществом [20].

в-Нафтолы - гидроксипроизводные нафтена (нафталина) где n = 1, 2, 3 и более.

Нафтолы представляют собой бесцветные кристаллические вещества со слабым фенольным запахом. Нафтолы хорошо растворимы в органических растворителях, таких как этанол, диэтиловый эфир, хлороформ, бензол; плохо растворимы в холодной воде, несколько лучше растворяются в горячей воде.

Пары нафтолов отрицательно влияют на живые организмы [17-20].

1.4 Катионные поверхностно-активные вещества

Для КПАВ обычно не характерно высокое моющее действие, поэтому их относят к специальным ПАВ. КПАВ, тем не менее, могут включаться в рецептуры бытовых МС с целью придания им мягчительных и антистатических свойств или в кондиционирующие (2-в-1) шампуни. Их совместимости с АПАВ можно достичь рецептурным путем, за счет использования ПАВ - «посредников» (криптоанионных ПАВ, НПАВ и амфолитов). Более характерной областью использования КПАВ является введение их в биоцидные и антистатические препараты. Антибактериальные препараты с использованием КПАВ находят применение в медицине, в частности, в санитарной обработке оборудования и помещений. Их антистатические и мягчительные свойства используются в кондиционерах для белья и трикотажа, в бальзамах-ополаскивателях, средствах укладки волос, препаратах для обработки пластиковых поверхностей. Многие КПАВ являются неплохими ингибиторами коррозии, флотореагентами, промоторами адгезии (например, в битумных композициях), диспергаторами минеральных суспензий в углеводородных средах, агентами, предотвращающими слеживаемость минеральных удобрений.

Главное использование катионных ПАВ связано с их способностью адсорбироваться на отрицательно заряженных поверхностях. Некоторые примеры приведены в таблице 7 [23].

Таблица 7 - Использование КПАВ

Наиболее важные характеристики катионных ПАВ:

1) катионные ПАВ представляют собой третий из наиболее распространенных классов ПАВ;

2) они, как правило, несовместимы с анионными ПАВ;

3) устойчивые к гидролизу катионные ПАВ более токсичны для водной среды по сравнению с ПАВ других классов;

4) катионные ПАВ сильно адсорбируются практически на любых поверхностях, и их основное использование связано с возможностью модифицировать поверхность in situ;

5) четвертичные аммониевые соли, содержащие эпоксидные радикалы (например, 2,3 - эпоксипропил) [28], являются реакционноспособными соединениями и нашли применение в процессах крашения текстильных материалов. Однако эпоксидные соединения в процессе крашения могут отщеплять активный кислород, что оказывает вредное воздействие на окружающую среду и может вызывать частичную деструкцию волокнообразующего полимера.

В [29] для крашения или печатания текстильного материала из смеси полиэфирных и целлюлозных волокон используется четвертичное аммониевое соединение общей формулы [29]

,

где Y - атом галогена;

X - анион неорганической или органической кислоты;

n - целое число 1,2 или 3;

R₁, R₃ - алкил или гидроксиалкил с числом углеродов от 1 до 3;

R₂ - алкил или гидроксиалкил с числом углеродов от 1 до 3, алкиларил с числом углеродов от 7 до 9 или фенил.

Соединения данного типа реагируют с анионным красителем (образуется при этом диполярная связь) и с целлюлозным волокном в присутствии веществ, освобождающих аммиак при температуре выше 180°С (в настоящем патенте гексаметилентетрамин или карбонат аммония) с образованием ковалентной связи. Полиэфирное волокно по этому способу окрашивается дисперсными красителями в процессе термофиксации (180-230°С). Такая технология характеризуется высокой энергоемкостью, выделением токсичных летучих веществ при термофиксации, невозможностью окрашивать трикотажные полотна.

В [30] в состав для крашения или печатания волокнистых материалов входит полимеризованная четвертичная аммониевая соль на основе малеинового ангидрида, или винилпиридина, или стирола. Соединения такого строения являются текстильно-вспомогательными веществами и решают следующие задачи:

а) получение окрасок высокой ровноты при крашении полиакрилонитрильных волокнистых материалов катионными красителями, т.е. полимеризованные четвертичные аммониевые соли на основе малеинового ангидрида, или винилпиридина, или стирола играют роль выравнивателей;

б) получение прочных к мокрым обработкам (например, стирке) окрасок при крашении целлюлозных волокнистых материалов прямыми красителями. В этом случае текстильный материал обрабатывается раствором четвертичной полимеризованной аммониевой соли после стадии крашения.

1.5 Дисперсные красители

Дисперсные красители, специальные неионные красители для гидрофобных волокон, используемые при крашении в виде высокодисперсных водных суспензий. Они не содержат групп, придающих растворимость в воде, вследствие чего она очень низка (при комнатной температуре в 1 л воды растворяется от долей до нескольких мг. красителя). Молекулы дисперсного красителя имеют небольшие размеры от 0,2 до 2 мкм. Применяются дисперсные красители при крашении полиэфирных, полиамидных и ацетатных волокон, реже - полиакрилонитрильных (в светлые тона), а также при печатании по тканям главным образом из полиэфирных и ацетатных волокон. Дисперсные красители - единственная группа красителей, пригодных для окрашивания полиэфирных и ацетатных волокон [31]. Обеспечивают получение окрасок полной цветовой гаммы. В процессе крашения молекулы дисперсного красителя, перешедшие в раствор, сорбируются волокном и диффундируют вглубь него с образованием твердого раствора в полимере. Краситель удерживается в полимере главным образом силами Ван-дер-Ваальса, в отдельных случаях - водородными связями.