Способ и композиция для получения текстильных изделий с водоотталкивающими и/или грязеотталкивающими по отношению к растворимым в воде загрязнениям свойствами

Способ и композиция для получения текстильных изделий с водоотталкивающими и/или грязеотталкивающими по отношению к растворимым в воде загрязнениям свойствами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способу и химической композиции на водной основе, предназначенным для получения текстильных изделий с прекрасными водоотталкивающими свойствами, имеющих большой ресурс прочности при стирке и/или воздействии погодных условий.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способу обработки текстильных изделий водной эмульсией, содержащей силан, и к способу ее получения.

В промышленности водную эмульсию, содержащую силан, согласно изобретению наносят на ткань или текстильное изделие, получая ткань с хорошими долговременными водоотталкивающими свойствами.

Наносимая эмульсия согласно изобретению содержит алкоксисилан, кислоту и эмульгирующую систему, содержащую по меньшей мере один эмульгатор и воду. Эмульсия согласно изобретению стабильна во времени и не разделяется на две фазы. В настоящем изобретении предложен способ, являющийся альтернативой обработке текстильных изделий фторсодержащими соединениями с целью получения водоотталкивающих свойств посредством обеспечения содержащей силан композиции на водной основе и определенного способа нанесения. Композиция, являющаяся предметом настоящего изобретения, представляет собой результат выбора гидрофобизирующего агента (силана), катализатора (на основе кислоты), эмульгатора (эмульгаторов) и воды, применяемой в качестве растворителя. Показано, что композиция может быть применена в условиях временного режима промышленно применяемого способа для придания износостойкости и водоотталкивающих свойств текстильным изделиям.

Настоящее изобретение относится к способу нанесения для усиления водоотталкивающих свойств текстильного изделия и/или усиления грязеотталкивающих свойств текстильного изделия по отношению к водорастворимым загрязнениям, включающему следующие этапы:

a) нанесение на текстильное изделие эмульгированной жидкой композиции, причем указанная эмульгированная жидкая композиция состоит из:

- воды;

- алкилалкоксисилана, в котором длина алкильной цепи составляет от 10 до 30 атомов углерода или алкильная цепь содержит более 12, но менее или ровно 18 атомов углерода;

- по меньшей мере одного эмульгатора, поверхностно-активного вещества, загустителя и/или стабилизатора;

- водорастворимого кислотного катализатора; и

- неизбежных примесей;

b) необязательное регулирование количества композиции, наносимой на текстильное изделие;

c) сушку обработанного текстильного изделия до сухого состояния;

d) термообработку обработанного текстильного изделия при температуре от 100 до 200°С;

e) необязательное удаление остатка непрореагировавшей композиции с обработанного текстильного изделия посредством промывки водой и необязательную повторную сушку обработанного текстильного изделия.

Согласно альтернативному способу, для придания мягкости и износостойкости добавляют аминосиликоны, и, таким образом, способ включает следующие этапы:

a) нанесение на текстильное изделие эмульгированной жидкой композиции, причем указанная эмульгированная жидкая композиция состоит из:

- воды;

- алкилалкоксисилана, в котором длина алкильной цепи составляет от 10 до 30 атомов углерода или, например, от 12 до 30 атомов углерода;

- по меньшей мере одного эмульгатора, или загустителя, или поверхностно-активного вещества, или стабилизатора;

- водорастворимого кислотного катализатора; и

- неизбежных примесей;

b) необязательное добавление к композиции аминосиликонов для придания мягкости и повышения износостойкости водоотталкивающих свойств;

c) необязательное регулирование количества композиции, наносимой на текстильное изделие;

d) сушку обработанного текстильного изделия до сухого состояния;

e) термообработку обработанного текстильного изделия при температуре от 100 до 200°С;

f) необязательное удаление остатка непрореагировавшей композиции с обработанного текстильного изделия посредством промывки водой и необязательную повторную сушку обработанного текстильного изделия.

Представленный способ нанесения согласно изобретению может включать любое из приведенных ниже определений или признаков в любой комбинации.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором рН указанной эмульгированной жидкой композиции составляет менее 4,5, или от 1,8 до 4,3, или от 1,9 до 4,2.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором указанный способ нанесения указанной эмульгированной жидкой композиции выбран из замачивания, пропитывания, плюсования, погружения, распыления, нанесения кистью, нанесения покрытия, нанесения валком, пенного нанесения, импрегнирования, метода погружения в вакууме/ под давлением или другими средствами нанесения указанной жидкой композиции.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором регулирование количества композиции, наносимой на текстильное изделие, производят с помощью промышленной плюсовальной машины (плюсовки), с помощью которой эмульсию наносят на основу и контролируют поглощение жидкости посредством регулирования отжимного давления или пневматической нагрузки валков, при этом поглощение жидкости составляет от 30 до 100% масс. в расчете на массу необработанного текстильного изделия.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором указанный алкилалкоксисилан добавляют в указанную эмульгированную жидкую композицию в концентрации, составляющей от 2 до 10% масс. в расчете на общее количество эмульгированного раствора.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором концентрация указанного кислотного катализатора в указанной эмульгированной жидкой композиции составляет <8% масс. или от 0,01 до 7% масс. в расчете на общее количество эмульгированного раствора.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором концентрация указанного эмульгатора или комбинации указанных эмульгаторов в указанной эмульгированной жидкой композиции составляет <2% масс. или от 0,9 до 1,1% масс. в расчете на общее количество эмульгированного раствора.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором указанное содержание воды в указанной эмульгированной жидкой композиции составляет от 80 до 97,5% масс. или от 87 до 94% масс. в расчете на общее количество эмульгированного раствора.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором указанное содержание воды в указанной эмульгированной жидкой композиции составляет менее 80% масс. или от 20 до 80% масс. в расчете на общее количество эмульгированного раствора, при этом перед осуществлением указанного способа нанесения в композицию может быть добавлено дополнительное количество воды.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором алкоксигруппы указанного алкилалкоксисилана выбраны из ацетокси-, метокси-, этокси-, н-пропокси-, изо-пропокси-, н-бутокси-, изо-бутокси- или трет-бутоксигрупп.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором указанный алкилалкоксисилан, содержащийся в указанной эмульгированной жидкой композиции, выбран из группы алкилалкоксисиланов, в которых алкильная цепь содержит более 12, но менее или ровно 18 атомов углерода.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором алкилалкоксисилан выбран из н-, изо- или их смесей гексадецилтриметоксисилана и/или октадецилтриметоксисиланов.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором алкильная группа указанного алкилалкоксисилана представляет собой неразветвленную, разветвленную или циклическую углеродную цепь или ненасыщенную и насыщенную углеродную цепь.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором указанный алкилалкоксисилан выбран из н- или изо-изомерных гексадецилтриметоксисилана, гексадецилтриэтоксисилана или н-октадецилтриметоксисиланов или их смесей.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором рН указанной эмульгированной жидкой композиции составляет менее 3,9 или от 1,9 до 3,9.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором pKa указанных водорастворимых кислотных катализаторов, содержащихся в указанной эмульгированной жидкой композиции, составляет 6 или менее, или pKa составляет от 14 до 4.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором указанный эмульгатор, содержащийся в указанной эмульгированной жидкой композиции, представляет собой неионный, катионный или анионный эмульгатор.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором кислотный катализатор представляет собой кислоту Льюиса или кислоту Бренстеда.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором кислотный катализатор представляет собой органическую или неорганическую кислоту.

Способ нанесения согласно изобретению, в котором кислотный катализатор представляет собой любую из пара-толуолсульфоновой кислоты, бензолсульфоновой кислоты, камфорсульфоновой кислоты, яблочной кислоты, малеиновой кислоты, глиоксиловой кислоты, лимонной кислоты, муравьиной кислоты, пировиноградной кислоты, винной кислоты, фталевой кислоты, ацетилсалициловой кислоты, салициловой кислоты, молочной кислоты, дигидроксифумаровой кислоты, миндальной кислоты, малоновой кислоты, гликолевой кислоты, уксусной кислоты, соляной кислоты, серной кислоты и щавелевой кислоты.

Способ нанесения для придания текстильному изделию долговременных водоотталкивающих свойств и/или грязеотталкивающих свойств по отношению к водорастворимым загрязнениям согласно изобретению, в котором сушку обработанного текстильного изделия осуществляют до сухого состояния при температуре от 15 до 180°С или от 15 до 170°С.

Способ нанесения для придания текстильному изделию сохраняемых в течение длительного времени водоотталкивающих свойств и/или грязеотталкивающих свойств по отношению к водорастворимым загрязнениям согласно изобретению, в котором термообработку обработанного текстильного изделия осуществляют при температуре от 100 до 180°С или от 150 до 180°С в течение промежутков времени, составляющих 5 минут или менее, например, составляющих от 0 до 5 минут.

Дополнительно в настоящем изобретении также раскрыты следующие объекты.

Эмульгированная жидкая композиция, применяемая в способе нанесения согласно изобретению.

Текстильное изделие, проявляющее износостойкие водоотталкивающие свойства и грязеотталкивающие свойства по отношению к водорастворимым загрязнениям, обработанное посредством метода нанесения согласно изобретению.

Текстильное изделие согласно изобретению, для которого результат испытания на распыление согласно стандарту ISO 4920 составляет ISO 3 или выше после пяти или более стирок указанного текстильного изделия.

Применение эмульгированной жидкой композиции согласно изобретению в способе нанесения согласно изобретению для придания текстильному изделию износостойких водоотталкивающих свойств.

Применение эмульгированной жидкой композиции согласно изобретению в способе нанесения согласно изобретению для придания текстильному изделию износостойких грязеотталкивающих свойств по отношению к водорастворимым загрязнениям, например, вину, кетчупу, кофе или почвенной грязи.

В настоящем описании термин "композиция" используется для идентификации композиции, применяемой в способе получения текстильных изделий, обладающих водоотталкивающими свойствами и/или грязеотталкивающими свойствами по отношению к водорастворимым загрязнениям.

ОБОСНОВАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Износостойкие водоотталкивающие отделочные покрытия представляют собой гидрофобные покрытия, которые наносят на текстильные изделия для придания им водостойкости. Однако, несмотря на их название, большинство имеющихся на рынке износостойких водоотталкивающих отделочных покрытий имеют тенденцию изнашиваться с течением времени и имеют низкую износостойкость в жестких условиях (например, при стирке текстильных изделий или в кислотной среде). С целью получить текстильные изделия с водоотталкивающими свойствами было разработано несколько изобретений.

Однако с помощью известных способов можно получить лишь текстильные изделия с низкой износостойкостью и устойчивостью к стирке, а нанесение покрытий на материал вызывает определенные сложности. Причиной неудовлетворительной устойчивости упомянутых систем к стирке является слабое сцепление гидрофобизирующего агента с волокнами текстильного изделия. Следовательно, для получения стойких водоотталкивающих свойств текстильных изделий необходимо, чтобы водоотталкивающее покрытие образовывало прочные ковалентные связи с волокнами, которые дополнительно выдерживали бы воздействие жестких условий, например, в бытовых стиральных машинах или на открытом воздухе. Несмотря на всю очевидность поставленной задачи получить такие связи не просто, поскольку лишь немногие, если вообще таковые имеются, гидрофобизирующие композиции (например, пригодные для обработки целлюлозных тканей) отвечают комплексу требований, включающему образование ковалентных связей, способных выдерживать сильно щелочную среду (рН>10) при высоких температурах (≥40°С), приемлемую для промышленного способа продолжительность нанесения композиции, приемлемую стоимость и безопасный способ нанесения, а также отсутствие или очень слабое воздействие на окружающую среду.

В течение десятилетий нанесение соединений фтора было основным традиционным способом изготовления, например, водоотталкивающей одежды. Широкое применение фторированных углеводородов обусловлено их чрезвычайно высокой гидрофобностью и олеофобностью, чрезвычайно низким поверхностным натяжением и тенденцией закрепляться на текстильном изделии. Но несмотря на доказанную эффективность, применение «фторуглеродов» весьма дискуссионно из-за их отрицательного воздействия на окружающую среду; кроме того, исследования¹, проводимые на животных, показали, что накопление фторуглеродов в организме может быть чрезвычайно опасным.

В настоящее время уже известна способность (нефторированных) кремнийорганических соединений, которые представляют собой производные силанов, содержащие по меньшей мере один атом углерода, связанный с атомом кремния, придавать водоотталкивающие свойства поверхностям. В частности, так называемые алкоксисиланы и галогениды кремния (которые содержат по меньшей мере один гидрофобный фрагмент и от одной до трех гидролизуемых алкоксильных и галогенидных групп соответственно) давно рассматриваются в качестве потенциальных кандидатов, подходящих для придания водоотталкивающих свойств поверхностям, содержащим гидроксильные группы (например, материалам, содержащим целлюлозу). Эта точка зрения основана на том факте, что в присутствии воды реакционноспособные группы (алкоксигруппы/галогенидные группы) органосиланов гидролизуются, образуя гидроксильные (ОН) группы. Эти группы (теоретически) способствуют адсорбции силанов на поверхности, имеющей ОН-группы, посредством образования водородных связей. Последующее нагревание, приводящее к отщеплению воды, может приводить к образованию ковалентных связей между силанами и поверхностью.

Однако гидролизованные мономерные органосиланы отличаются высокой реакционной способностью и, как известно, подвергаются реакциям конденсации (в растворе), приводящим к образованию полимерных структур (и гелей при длительной выдержке). Кроме того, из-за высокой реакционной способности упомянутых силанов (в особенности, галогенидов кремния) необходимо предпринимать комплекс мер (обеспечить "сухие" безводные условия) для сохранения силанов в реакционноспособной форме, что до настоящего времени считается слишком сложным и экономически невыгодным. Соответственно, в настоящее время имеется лишь несколько патентов, относящихся к гидрофобизации текстильных изделий с помощью (нефторированных) органосиланов. В еще меньшем количестве патентов отражены полученные стойкость при стирке/износостойкость. Из изложенного выше становится понятно, что износостойкие водоотталкивающие отделки из нефторированных материалов должны быть/ оставаться прочно связанными с основой, особенно в условиях "обычной" стирки, и только в этом случае они могут считаться возможной альтернативой своим "фторированным аналогам". Кроме того, понятно, что применение органосиланов сопряжено с трудностями, вызванными их высокой реакционной способностью, которая, по сведениям авторов настоящего изобретения, до настоящего времени делает их применение нерациональным. Также непривлекательным с экономической, экологической и практической точек зрения является применение при работе с органосиланами или фторированными углеводородами органических растворителей, например спиртов. Кроме того, применение органосиланов должно быть экономически выгодным, промышленно применимым и более экологически безопасным по сравнению с существующими способами нанесения "фторированных покрытий". Кроме того, следует избегать применения органических растворителей, предпочтительно заменяя их водой. Основной задачей при получении композиции на водной основе, подходящей для придания текстильному изделию водоотталкивающих свойств, является создание системы, в которой реакционная способность органосилана поддерживается в течение длительного периода времени, что делает применение и хранение указанной композиции практически, экономически и экологически приемлемым.

Также важно сделать способ более экологически безопасным по сравнению с существующими на настоящий момент способами на основе силанов, которые включают применение различных растворителей. Кроме того, имеется необходимость создания износостойких покрытий, остающихся на ткани после стирки. В настоящее время не существует способа гидрофобизации, который отвечал бы всем или по меньшей мере большинству указанных требований. Это стало побудительной причиной работ, приведших к созданию настоящего изобретения. В приведенном далее описании представлена новая композиция, содержащая органосилан, а также способ ее нанесения, который, как полагают авторы, отвечает изложенным требованиям.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В патентной заявке РСТ/ЕР 2011/050066 автором изобретения описан способ, в котором для придания целлюлозным волокнам гидрофобности применяют органосиланы. В этом способе могут быть использованы спирты или органические растворители. Также в качестве катализатора применяют сильную кислоту с рКа <1,0, которую после обработки материала нужно удалять, чтобы водоотталкивающие свойства были удовлетворительными. Применение органических растворителей и спиртов наряду с применением очень сильных кислот нерационально с точки зрения промышленного применения, если принять во внимание коррозию, угрозу здоровью персонала, риск воспламеняемости и взрывоопасности, и, кроме того, с учетом неудовлетворительного результата в части эстетических и механических свойств обработанного материала, обусловленного применением сильной кислоты. Кроме того, для создания водоотталкивающего эффекта кислота должна быть вымыта, что не всегда приемлемо для материала, подвергшегося обработке.

В патентной заявке US 2009206296 рассмотрены содержащие силан композиции, включающие растворитель, используемый для растворения компонентов композиции. Как было указано выше, применение органических растворителей или спиртов нерационально из-за их воспламеняемости, токсичности и т.д. с точки зрения промышленной применимости и сохранения здоровья персонала. Кроме того, результаты испытания дождеванием, а также низкая стойкость при стирке ограничивает их использование в получении износостойких водоотталкивающих текстильных изделий.

Другие документы, в которых имеются примеры композиций, содержащих силан, и их применения, включают: US 5552476, JP 2007100276, FR 2735705, US 2007237901 и US 4990377.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На Фиг. 1 представлены критерии различных оценок, применяемых в испытании дождеванием согласно ISO 4920.

На Фиг. 2 представлены результаты испытания дождеванием согласно ISO 4920 в зависимости от количества стирок для одного из воплощений изобретения.

ЗАДАЧИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одна из задач изобретения состоит в том, чтобы предложить экологически безопасный и промышленно применимый способ обработки текстильного изделия с целью придания износостойких водоотталкивающих свойств и/или грязеотталкивающих свойств по отношению к водорастворимым загрязнениям.

Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить химическую композицию, состоящую из жидкого раствора, содержащего гидрофобизирующий агент в виде органосилана, кислотный катализатор, один или комбинацию эмульгаторов/поверхностно-активных веществ/ загустителей/ стабилизаторов и только воду в качестве растворителя.

Дополнительная задача настоящего изобретения относится к способу нанесения, включающему применение содержащей силан композиции на водной основе, которая стабильна в течение длительного периода времени, чему способствует присутствие подходящей эмульгирующей системы, содержащей катализатор, имеющий рКа, не ухудшающее в значительной степени ни водоотталкивающие, ни эстетические, ни механические свойства обработанной основы, содержащей эмульгирующую систему, эффективно поддерживающую органосилан в воде в эмульгированном состоянии, но не оказывающую отрицательного влияния на стабильность композиции или не влияющую на эстетические или механические свойства и не снижающую реакционную способность силана с течением времени.

Другая задача изобретения состоит в том, чтобы предложить способ указанного типа, привлекательный с экономической и экологической точек зрения.

Другая задача изобретения состоит в том, чтобы предложить средства для промышленного применения способа и химической композиции в существующих в настоящее время способах изготовления текстильных изделий.

Эти и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из нижеследующего подробного описания изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно изобретению рассмотрен способ усиления водоотталкивающих свойств текстильных изделий, включающий увлажнение материала в жидкой композиции, включающей или состоящей из органосилана в качестве гидрофобизирующего агента, кислоты, действующей как катализатор, поверхностно-активного вещества, действующего как эмульгатор, и воды в качестве растворителя, сушку и термообработку материала, содержащего волокна, при повышенной температуре в течение времени, достаточного для достижения требуемого усиления.

В настоящем описании термин "текстильные изделия" согласно настоящему изобретению может включать текстиль, полотна или ткани, которые согласно настоящему изобретению могут быть натуральными и/или синтетическими текстильными изделиями и/или ткаными и/или неткаными текстильными изделиями и их комбинациями. Текстильные изделия могут состоять из сетки натуральных и/или искусственных волокон, часто называемых нитями или пряжей. Пряжу производят прядением сырьевых волокон шерсти, льна, хлопка или другого материала с образованием длинных одиночных нитей. Текстильные изделия получают ткачеством, вязанием нитей, вязанием узлов, тамбурным вязанием или прессованием волокон друг с другом (сукно).

Термины "ткань" и "полотно" могут, например, использоваться в области техники, связанной с текстилем (например, при крое и пошиве одежды), в качестве синонимов термину "текстильное изделие". Текстильным изделием может называться любой материал, полученный из переплетенных волокон, или нетканый текстильный материал. Термин "ткань" относится к любому материалу, полученному ткачеством, переплетением нитей, расстиланием, вязанием узлами или скреплением, который может быть использован в дальнейшем получении других изделий (одежды, и т.д.). Термины "полотно" и "ткань" могут использоваться взаимозаменяемо и часто означают готовый кусок ткани, используемый для конкретной цели (например, в виде скатерти). Термин "текстильные изделия" согласно настоящему изобретению может включать все различные типы текстильных изделий, рассмотренных выше. Текстильные изделия согласно изобретению могут быть получены из множества различных типов материалов и волокон, например, животного происхождения (шерсть, шелк, мохер, кашемир, шерсть пигоры, верблюжья шерсть, шерсть альпака, ламы, викуньи, гуанако, ангоры или овцебыков и т.д.), растительного происхождения (волокна из рами, крапивы, молочая, хлопка, льна, джута или пеньки), древесного происхождения (например, вискоза и т.д.), минерального происхождения (асбест, стекловолокно и т.д.), синтетического происхождения (нейлон, эластан, полиэфирное волокно, акриловое волокно, полиамид, полипропилен, полиуретан и его производные и т.д.) и волокна на основе сахаров (кукурузное волокно, кокосовое волокно, волокно из юкки, сизаля или бамбука (искусственный шелк) и т.д.) или растительных белков (волокно из арахиса и сои, на основе хитина, молочного казеина, кератина или полимолочной кислоты). Текстильные изделия, подходящие для обработки согласно настоящему изобретению, предпочтительно представляют собой пригодные для стирки текстильные изделия.

Способ нанесения эмульгированного раствора или композиции на текстильное изделие согласно изобретению может представлять собой замачивание, или погружение, или распыление, или иное нанесение композиции на текстильное изделие, например, с помощью плюсовальной машины, или ширильной рамы, или другой машины или, например, вручную.

Согласно настоящему изобретению "неизбежные примеси" могут, например, включать небольшие количества химических веществ, которые неизбежны, поскольку присутствуют в небольших количествах в добавляемых ингредиентах.

Обработанное текстильное изделие, которое обработано способом нанесения согласно настоящему изобретению, имеет прекрасные долговременные водоотталкивающие свойства даже после стирки одежды (с или без стирального порошка). Водоотталкивающие свойства после трех стирок превышают значение 3 в испытании дождеванием согласно ISO 4920, в котором ткань подвергают воздействию стандартизированного количества воды, разбрызгиваемого на ткань, что имитирует ливневый дождь.

Обработанное текстильное изделие также демонстрирует прекрасные грязеотталкивающие свойства, в частности, в отношении водорастворимых/гидрофильных загрязнений, примеры которых включают, без ограничений, пятна почвенной грязи, или пятна от кетчупа, кофе или вина, или водорастворимые пятна.

Настоящее изобретение также включает применение эмульгированного раствора согласно изобретению для придания текстильному изделию долговременных водоотталкивающих и/или грязеотталкивающих свойств.

В настоящем описании термин "придание текстильному изделию долговременных водоотталкивающих и/или грязеотталкивающих свойств " означает, что текстильное изделие обладает водостойкостью или отталкивает воду и/или грязь даже после 5 стирок или более. Достаточное количество силана ковалентно присоединено к покрытому текстильному изделию, что означает, что изделие выдерживает стирку в обычных условиях, не теряя своих водоотталкивающих свойств после стирки.

Эмульгированная жидкая композиция

Термин "эмульгированный раствор" или "эмульгированная жидкая композиция" относится к раствору, который применяют для обработки текстильного изделия с целью придания ему долговременных водоотталкивающих и/или грязеотталкивающих свойств. Указанная эмульгированная жидкая композиция согласно изобретению включает или состоит из алкилалкоксисилана в качестве гидрофобизирующего агента, кислоты, действующей как катализатор, эмульгатора и воды, используемой в качестве растворителя. Эмульгированная жидкая композиция согласно изобретению включает алкилалкоксисиланы, сохраняющие свою реакционную способность даже во время хранения полученной эмульгированной жидкой композиции согласно изобретению. В одном из воплощений эмульгированная жидкая композиция согласно изобретению может храниться в течение по меньшей мере 6 месяцев при комнатной температуре, причем без потери алкилалкоксисиланами своей реакционной способности.

Эмульгированная жидкая композиция согласно изобретению состоит из:

- воды;

- алкилалкоксисилана, в котором длина алкильной цепи составляет от 10 до 30 атомов углерода или от 12 до 30 атомов углерода;

- по меньшей мере одного эмульгатора/ поверхностно-активного вещества/ загустителя/ стабилизатора;

- водорастворимого кислотного катализатора; и

- неизбежных примесей.

Ингредиенты жидкой композиции согласно изобретению могут иметь любые характеристики согласно различным альтернативным воплощениям, рассмотренным ниже.

Гидрофобизирующий агент

Гидрофобизирующий агент согласно изобретению выбран из группы алкилалкоксисиланов и может иметь любые характеристики согласно различным альтернативным воплощениям, описанным ниже.

В одном из воплощений алкоксигруппа алкилалкоксисилана, содержащегося в жидкой композиции согласно изобретению, выбрана из алкоксигрупп, содержащих от 1 до 4 атомов углерода или, например, содержащих 2-3 атома углерода, или, например, выбранных из ацетокси-, метокси-, этокси-, пропокси- (например, н-пропокси-, изо-пропокси-) или бутоксигрупп (например, н-бутокси-, изо-бутокси- или трет-бутокси-). В одном из воплощений выбранный алкилалкоксисилан, содержащийся в предпочтительной композиции, выбран из класса алкилтриалкоксисиланов, например, н-, изо- или их смесей, из гексадецилтриметоксисилана и октадецилтриметоксисилана (примером подходящих гексадецилтриметоксисиланов может служить соединение, содержащее неразветвленную углеродную цепь, или называемое н-гексадецилтриметоксисилан, или разветвленный силан, изо-гексадецилтриметоксисилан, или в альтернативном варианте применима смесь разветвленного и неразветвленного силана; смесь изомеров гексадецилтриметоксисилана). В других воплощениях алкилалкоксисилан согласно изобретению представляет собой органосилан, дополнительно включающий четвертичную алкиламмонийную группу, например, хлорид диметилоктадецил[3-(триметоксисилил)пропил]аммония, хлорид диметилгексадецил[3-(триметоксисилил)пропил]аммония или аналогичные соединения с другими анионами. Например, вместо хлорида может быть взят бромид, йодид, ацетат или аналогичный анион. Диметил также может быть заменен другими алкильными группами, например, этилом, пропилом, бутилом, пентилом, гексилом или фенилом.

В одном из воплощений эмульгированная композиция согласно изобретению содержит алкилалкоксисилан, содержащий алкильную цепь, в которой число атомов углерода превышает 10, но меньше или равно 30 атомам углерода. Указанная алкильная цепь алкилалкоксисилана представляет собой, например, неразветвленную насыщенную углеродную цепь для облегчения упаковки цепей на границе раздела с целлюлозным материалом, но изобретение также включает применение алкилалкоксисиланов, содержащих разветвленные, циклические и/или ненасыщенные цепи. Согласно другим вариантам воплощения эмульгированная композиция согласно изобретению содержит алкилалкоксисилан с алкильной цепью, в которой количество атомов углерода превышает 10, но меньше или равно 30, или, например, с числом атомов углерода более 12, но менее 30, или, например, с алкильной цепью с числом атомов углерода более 16, но менее 18.

В другом воплощении эмульгированная композиция согласно изобретению включает органосилан, содержащий неразветвленную или циклическую алкильную цепь, в которой количество атомов углерода превышает 10, но меньше или равно 30, или, например, с числом атомов углерода более 12, но менее 30, или, например, с алкильной цепью с числом атомов углерода более 16, но менее 18.

В одном из воплощений алкилалкоксисилана указанный алкил представляет собой неразветвленный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С₁₀-С₃₀-алкил или С₁₂-С₁₈-алкил, а алкоксигруппа представляет собой ацетокси-, метокси-, этокси-, пропокси- (например, н-пропокси-, изо-пропокси-) или бутоксигруппу (например, н-бутокси-, изо-бутокси- или трет-бутокси-).

Указанная алкильная цепь алкилалкоксисилана предпочтительно представляет собой неразветвленную и насыщенную цепь, что способствует лучшей упаковке цепей на границе раздела с целлюлозным материалом, но изобретение также включает алкилалкоксисиланы с разветвленными, циклическими и/или ненасыщенными цепями. Более предпочтительным является алкилтриалкоксисилан, в котором указанный алкил представляет собой неразветвленный или разветвленный С₁₂-С₁₈-алкил. Наиболее предпочтительным является алкилтриалкоксисилан, в котором указанный алкил представляет собой неразветвленный или разветвленный С₁₆-С₁₈-алкил, например, гексадецилтриметоксисилан и/или октадецилтриметоксисилан.

В предпочтительном воплощении изобретения для обеспечения высокой гидрофобности и стабильности композиции (в процессе модификации волокон) концентрация алкилалкоксисилана в композиции должна составлять от 1 до 15% масс., или от 2 до 10% масс., или от 2 до 8% масс., или от 4 до 8% масс., например, от 5 до 7,5% масс. в пересчете на общее количество композиции.

Кислотный катализатор

Кислотный катализатор, содержащийся в эмульгированной композиции согласно изобретению, выбран из кислоты Брёнстеда или кислоты Льюиса. В одном воплощении кислотный катализатор, содержащийся в эмульгированной композиции согласно изобретению, выбран из класса кислот, легко растворимых в водном растворителе, при дополнительных условиях рКа<4 и сохранения активности в системе в течение всего процесса нанесения. Кроме того, выбранная кислота не должна влиять на водоотталкивающие свойства материала после обработки. В другом воплощении рКа кислотных катализаторов составляет от 1,5 до 4,0 или от 1,9 до 3,9. Если рКа кислотных катализаторов ниже 1,9, то это может приводить к обесцвечиванию текстильного изделия при достижении хороших водоотталкивающих и грязеотталкивающих свойств. Предпочтительный для композиции катализатор выбирают из группы кислот, легко растворимых в воде. Катализаторы должны иметь рКа<4 и должны оставаться активными в системе в течение всего процесса нанесения. В одном воплощении изобретения кислота выбрана из органических кислот. Примеры кислотных катализаторов, подходящие для введения в эмульгирующую композицию согласно изобретению, включают пара-толуолсульфоновую кислоту, бензолсульфоновую кислоту, камфорсульфоновую кислоту, яблочную кислоту, малеиновую кислоту, глиоксиловую кислоту, лимонную кислоту, муравьиную кислоту, пировиноградную кислоту, винную кислоту, фталевую кислоту, ацетилсалициловую кислоту, салициловую кислоту, молочную кислоту, дигидроксифумаровую кислоту, миндальную кислоту, малоновую кислоту, гликолевую кислоту и щавелевую кислоту. В одном из воплощений изобретения кислота выбрана из нетоксичных органических кислот. В одном из предпочтительных воплощений изобретения количество катализатора меньше или равно 8% масс. В наиболее предпочтительном воплощении изобретения применяют катализаторы с рКа менее 4 или рКа от 1,9 до 3,9; при этом количество кислотного катализатора в композиции составляет менее 7% масс. или от 1 до 7% масс. в пересчете на массу эмульгированной жидкой композиции.

Эмульгатор

Согласно настоящему изобретению термин "эмульгатор" также может относиться к поверхностно-активному веществу, загустителю или стабилизатору. Эмульгатор может быть ионным или неионным. Эмульгатор добавляют в эмульгированную жидкую композицию для эмульгирования жидкой композиции. Эмульгатор может быть выбран таким образом, чтобы не обесцвечивать выбранный текстильный материал и/или не влиять на прочность текстильного изделия. Эмульгатор может быть выбран из класса поверхностно-активных веществ, которые представляют собой неионные эмульгаторы, имеющие значения ГЛБ (гидрофильно-липофильного баланса) от 7 до 41 и способные эмульгировать в воде гидрофобизирующий агент и кислотный катализатор. В одном из воплощений изобретения эмульгатор представляет собой поверхностно-активное вещество с ГЛБ от 10 до 18, которое может быть применено в комбинации с поверхностно-