Способ получения антимикробных полиэтилентерефталатных волокон

Способ получения антимикробных полиэтилентерефталатных волокон

Реферат

Изобретение соответствует технологии производства химических волокон, снабженных системой микропор, в которых находится антимикробная жидкость.

Простейший способ получения антимикробных синтетических волокон состоит в экструзионной переработке полимерных материалов, содержащих микробоцидные компоненты. Так, волокнообразующую полимерную композицию модифицируют порошком растворимого стекла с добавлением катионов Zn²⁺ [Патент 3256109 JP. Волокно с бактерицидной активностью /Kawai Н. и др., МПК D01F 1/10. Опубл. 2002].

Недостатки этого способа: 1) возможность использования только теплостойких микробоцидов, не разлагающихся при экструзионной переработке совместно с полимерным связующим; 2) нерациональное использование микробоцидов, большая часть частиц которых оказывается закапсулированной в связующем и не выполняет своей функции.

Последний недостаток преодолевают путем формирования многослойных волокон, наружная оболочка которых выполнена из антимикробной полимерной композиции. Согласно патенту [Патент 3301706 JP. Способ изготовления композиционного волокна с высокой дезодорирующей эффективностью / Kawamoto М. и др., МПК D01F 8/14. Опубл. 2002] композиционные волокна получают из двух премиксов, один из которых (наполненный полиэфир) составляет сердцевину волокна, а второй (полиамид + гидроксид двухвалентного металла + фосфат четырехвалентного металла) - его антимикробную внешнюю оболочку.

Недостаток способа - сложность реализации, обусловливающая высокую стоимость как самих волокон, так и технологического оборудования для их получения.

Способ изготовления волокон с инсектицидной активностью [Патент 2984944 JP. Способ изготовления акрилового волокна с инсектицидной активностью / Furuya Y. и др., МПК D01F 11/06. Опубл. 1999] состоит в обработке акрилового волокна, находящегося в состоянии 50-500%-ного набухания, инсектицидом с добавками циклодекстрина, эпоксисилоксана и аминосилоксана. Затем волокна подвергают сушке, гофрированию и термостабилизации. Такой способ применим только для волокон, получаемых по растворной технологии.

Прототипом изобретения является способ получения антимикробных полиэтилентерефталатных волокон [Решение от 23.02.2009 на выдачу патента по заявке 20060458 BY. Способ получения антимикробных полиэтилентерефталатных волокон / Пинчук Л.С., Гольдаде В.А., Винидиктова Н.С. и др., МПК D01D 5/247 (прототип)]. Он состоит из следующих операций: нанесение на волокна замасливателя, содержащего поверхностно-активное вещество - неонол; смачивание волокон водной эмульсией на основе неонола и антимикробного агента - триклозана; ориентационная вытяжка волокон и их последующая переработка. Состав эмульсии для модифицирования волокон, мас.%:

триклозан	1,0-1,5
неонол	3,0
дистиллированная вода	95,5-96,0

Недостатки прототипа:

- наличие в составе модифицирующей жидкости неонола - ПАВ, мировое производство которого и использование в составе замасливателя сокращается в связи с его вредным воздействием на работников и окружающую среду;

- плохая растворимость неонола в воде;

- недостаточная агрегативная устойчивость (устойчивость к коагуляции) триклозан-неоноловых водных эмульсий, обусловливающая необходимость непрерывного перемешивания модифицирующей жидкости,

Задачи, на решение которых направлено изобретение:

1) подобрать растворимый в воде стабилизатор водных взвесей триклозана, дополнительно обладающий свойством инициировать крейзинг полиэтилентерефталата (крейзинг - специфическая стадия перестройки структуры полимеров при вытяжке в поверхностно-активных жидкостях, характеризуется образованием в образце микротрещин, стенки которых соединены фибриллярными тяжами);

2) выбрать стабилизатор эмульсий и инициатор крейзинга из компонентов стандартных замасливателей, применяемых при переработке полиэтилентерефталатных волокон;

3) разработать состав модифицирующей жидкости в виде водной эмульсии триклозана, обладающей повышенной агрегативной устойчивостью.

Поставленные задачи решаются тем, что в известном способе получения антимикробных полиэтилентерефталатных волокон, состоящем из операций обработки волокон замасливателей, смачивания их водной эмульсией триклозана, содержащей поверхностно-активный компонент замасливателя, и последующей ориентационной вытяжки волокон, применяют эмульсию нового состава, мас.%:

триклозан	0,8-1,0
синтанол	3,0-4,0
дистиллированная вода	- 95,0-96,2

Сущность изобретения состоит в следующем. Синтанол является компонентом стандартных замасливателей, используемых в промышленности химических волокон. Он недефицитен, малотоксичен (4 класс опасности), в составе эмульсии выполняет две функции - служит стабилизатором водной взвеси нерастворимого в воде триклозана и инициатором крейзинга полиэтилентерефталатных волокон. Синтанол - торговое название выпускаемых промышленностью оксиэтилированных спиртов общей формулы RO(CH₂CH₂O)_nH, где R - алкил, алкенил, фторалкил С₈-С₂₀, n>1. Их используют при переработке химических волокон как стабилизаторы суспензий, эмульгаторы, антистатики, смачиватели, выравниватели окраски волокон кубовыми красителями. Дополнительная функция синтанола в модифицирующей суспензии, обнаруженная при создании изобретения, - инициирование крейзинга полиэтилентерефталата. Хорошая растворимость синтанолов в воде, во-первых, упрощает технологию приготовления водных суспензий триклозана и, во-вторых, ускоряет и интенсифицирует крейзинг полиэтилентерефталатных волокон в разработанных эмульсиях.

Примеры осуществления способа.

Волокнам из полиэтилентерефталата марки А (ТУ 6-13-0204077-92-88) с линейной плотностью 0,33 текс придавали антимикробную активность, обрабатывая с помощью стенда, моделирующего технологический процесс ориентационной вытяжки химических волокон на промышленном оборудовании. Перед операцией вытяжки волокна окунали в ванну с модифицирующей эмульсией и регулировали натяжение пучка волокон так, чтобы точка вытяжки волокон находилась в ванне.

Эмульсию для реализации предложенного способа готовили следующим образом. Синтанол DC-10 [моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов C_nH_2n+1O(C₂H₄O)_mH, где n=10-18, m=8-10] производства фирмы «Hoechst» (Германия) растворяли в воде (1:2) при нагревании (50°С) и постоянном перемешивании. Антимикробный агент - триклозан (2,4,4-трихлор-2-гидроксидифениловый эфир) производства фирмы «Ciba-Geigy» (США) вводили порционно в полученный раствор, перемешиваемый с помощью высокоскоростной мешалки в течение 15 мин. В эту смесь добавляли оставшуюся воду порциями по 5 мл при тщательном перемешивании.

Эмульсию триклозана по способу-прототипу готовили по технологии, описанной в [4], из следующих компонентов, мас.%: триклозан - 1,5, неонол - 3,0, дистиллированная вода - 95,5.

Составы исследованных эмульсий приведены в таблице 1.

Агрегативную устойчивость эмульсий на синтаноле (составы 1-8, предложенный способ) и неонола (9, способ-прототип) оценивали спустя сутки после изготовления. В предложенной эмульсии контакты между капельными частицами триклозана практически не заметны при наблюдении с помощью оптического микроскопа. В эмульсии-прототипе зарегистрировано разделение фаз вследствие коалесценции микрокапель триклозана. Это свидетельствует о повышенной агрегативной устойчивости предложенной эмульсии.

Волокна, обработанные при вытяжке эмульсиями триклозана, подвергали микробиологическим испытаниям в соответствии с ГОСТ 9.048-89 и ГОСТ 9.802-84. Использовали штаммы тест-бактерий Staphylococcus aureas (St) и грибов Aspergillus niger (As). Регистрировали ширину зоны задержки роста микроорганизмов на агаровой питательной среде вокруг образцов в виде пучка нарезанных волокон. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 1
Компоненты эмульсии	№№ составов и содержание компонентов, мас.%
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Триклозан	0,5	0,8	1,0	1,5	0,9	Прототип
Синтанол	3,5	2,5	3,0	4,0	4,5
Вода	96,0	95,7	95,5	95,0	96,6	96,1	95,1	94,6

Таблица 2
Вид микроорганизмов	Ширина зоны задержки роста, мм, для волокон, обработанных составами
1	2	3	4	5	6	7	8	9
St	2,5	4,0	4,0	4,0	3,0	4,0	4,0	4,0	4,0
As	1,0	3,0	3,0	3,0	2,0	3,0	3,0	3,0	3,0

Анализ данных таблиц 1 и 2 приводит к следующим заключениям.

1. Оптимальное содержание триклозана в предложенной эмульсии 0,8-1,0 маc.% (составы 2 и 3), т.к. уменьшение его концентрации до 0,5 мас.% (1) заметно снижает ширину зоны задержки роста бактерий и грибов, а увеличение до 1,5 мас.% (4) практически не влияет на антимикробную активность волокон.

2. Диапазон оптимальных концентраций синтанола в эмульсии составляет 3,0-4,0 мас.%, т.к. снижение его концентрации до 2,5 мас.% (состав 5) существенно сокращает ширину «чистой» зоны, а увеличение до 4,5 мас.% (8) не приводит к ее росту. Замечено, что агрегативная устойчивость эмульсий составов 5 и 9 примерно одинакова, но заметно ниже, чем эмульсий оптимального состава (2, 3, 6, 7).

3. Антимикробная активность волокон, обработанных новыми эмульсиями оптимального состава и эмульсией по способу-прототипу, примерно одинакова. Однако предлженный способ превосходит прототип, во-первых, по экономии дефицитного триклозана (0,8-1,0 и 1,0-1,5 мас.%, соответственно), во-вторых, по агрегативной устойчивости эмульсии (более 1 сут на основе синтанола против 3-5 ч на основе неонола), в-третьих, по стоимости модифицирующей эмульсии за счет разницы цен на синтанол (5 $/кг) и неонол (9 $/кг), промышленное использование которого в производстве химических волокон прекращено.

Таким образом, задачи, поставленные при создании изобретения, решены.

Способ получения антимикробных полиэтилентерефталатных волокон найдет применение в химической промышленности при производстве волокон для пряжи, тканей, трикотажа, нетканых материалов, текстильной галантереи и других текстильных изделий.

Способ получения антимикробных полиэтилентерефталатных волокон, состоящий в обработке волокон замасливателем, смачивании их водной эмульсией триклозана, содержащей поверхностно-активный компонент замасливателя, и ориентационной вытяжки волокон, отличающийся тем, что в состав эмульсии вводят синтанол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

триклозан	0,8-1,0
синтанол	3,0-4,0
вода дистиллированная	95,0-96,2