Способ модификации плоских изделий из полиэтилентерефталата

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Сецналнстнческих

Республик

К АВТОИЖОИУ СВИ ВТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 241176 (21) 2421949/05 (51)М. КЛ. з (23) Приоритет — (32) С 08 J 7/10

Гвеуявретмянмй квинтет

СССР

IIo делан язвбретеняя я етярытяя (31) - (33) Опубликовано 0 71081.бюллетень NP 37

Дата опубликования описания 071081 (53) УДК 67.8.744. 3:

: 677. 862. 25 (O8e. 8) Иностранцы

Ханс-Герт Крайзельмайер, Манфред. Рост и Йохен Клемм (ГДР) 1.

Иностранное предпри ие

"Форшунгсинститут фюр Текстйльтехнологн- - . (ГДР) 1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ПЛОСКИХ ИЗДЕЛИИ

ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА

Изобретение относится к способу модифицирования поверхности обработанных полимерных материалов, а именно плоских текстильных изделий, воло- 5 кон или пленок из полиэтилентерефталата, посредством электронной бомбардировки в разряде при пониженном. давлении газа для образования йа этих поверхностях химических или.физических изменений и улучшения тем самым их технологических свойств или для возможности или облегчения последующих отделочных реакций.

Известны способы модификации по- т5 верхности твердых полимерных тел посредством обстрела электронами высокой энергии, в которых используют электронный ускоритель, придающий электронам энергию от примерно 20

100 кэВ до нескольких мегаэлектронвольт 11 ). При этом преобладающее большинство систем применяют генераторы Ван-де-Граафа или трансформаторы с изолированным стержнем. Сущест- 25 венным признаком этих методов облучения является зависящая от энергии глубина проникновения электронов в твердое тело, которые, при достижении вышеназванных энергий, пронизы- Зр вают насквозь плоские текстильные изделия, волокна или пленки.

Для областей технического применения электронный ускоритель является очень дорогой аппаратурой ° Необходимые средства для возбуждения высокого напряжения и проведения облучения для потенциального потреби-. теля зачастую превосходят по стоимости техническую оснастку. Также требуются мф оприятия для защиты обслуживающего персонала от вредных воздействий и облучения.

Известны также способы, при которых поверхность обрабатываемых твердых тел приводится в соприкосновение с ионизированными газаМи (2I.

Иониэированный газ возбуждается посредством тлеющего, коронного или искрового разряда. При этом происходит взаимодействие между находящимися в разряде свободными электронами, ионами и возбужденными нейтральными частицами и поверхностью твер- . дого тела. Однако энергия взаимодействия при этом способе составляет лишь несколько электронвольт. Попадающие в этих плазменных устройствах на поверхность твердого тела элект-, 870408 роны по своей энергии на несколько порядков ниже, чем электроны, выстреливаемые при методе с ускорителем, благодаря чему глубина их проникновения остается ограниченной (менее 1 мкм).

Наиболее близким к изобретению яВляется способ модификации плоских изделий из полимеров путем электрон ной бомбардировки их в плазме газового разряда, в том. числе низкого давления в процессе пропускания между.плоскими электродами, причем расстояние между электродом и изделием ,,составляет 1,5-3 мм, а полярность электродов, не задается P ) .

Недостатком известного способа являются низкие технологические свойства иэделий, такие, как гидрофильность, гидрофобность, антистатические свойства.

Цель изобретения — повышение технологических свойств изделий.

Для этого в известном способе модификации изделия пропускают íà расстоянии 2-5 см параллельно отрицательно заряженным относительно плаз- . мы электродам, заземленным со стороны, противоположной модифицируемому изделию, параллельно расположенным металлическим листом, а с другой стороны покрытым алюминием, окисью кремния или политетрафторэтиленом, причем при алюминиевом покрытии элект-. рода применяют работающий при давлении 1-100 IIa разряд постоянного тока с плотностью мощности 0,1-2 Вт/см и напряжением 300  — 1 кВ, а в качестве разрядного газа — кислород, и при покрытии электрода из окиси кремния или политетрафторэтилена приме-, няют работающий при давлении 1-100 Па высокочастотный разряд с плотностью мбщности 0,1-2 Вт/см и частотой

1-30 мГц, а в качестве разрядного газа — аргон

Способ может также осуществляться при условии, что разрядный газ содержит пары акриловой кислоты. . Для управления интенсивностью обработки, которая измеряется, например, поглощающей способностью плоского текстильного изделия из гидрофобных волокнистых материалов, в качестве материала покрытия для плоских электродов применяется, предпочтительно, при низкой интенсивности обработки — окись кремния и аргон в качфстве разрядного газа, при высокой интенсивности - комбинация алюминий и кислород.

Образующиеся на отрицательно заряженных плоских электродах положительные ионы освобожцают там вторичные гамма-электроны, число которых на освобожденный ион э висит в основном от комбинации материала электродов — вида ионов и от энергии ионов

Вторичные гамма-электроны, благодаря имеющемуся между поверхностью электродов и плазмой градиенту потенциала, ускоряются через темное пространство H выстреливаются на противоположную поверхности электродов поверхность обрабатываемого материала. Расстояние между поверхностью электродов и обрабатываемым материалом выбирается в 2-5 раз большим, чем темное пространство, и лежит в диапазоне 2-5 см. Попадающие на обрабатываемый материал вторичные гамма-электроны имеют энергию, соответствующую градиенту потенциала через темное пространство, составляющую 0,5-2 кВ.

1э Энергия попадающих на поверхность обрабатываемого материала вторичных гамма-электронов устанавливается напряжением на поверхности электродов, а плотность тока устанавливает29 ся выбором комбинации материала электродов — разрядный газ, кроме того, параметрами разряда. Материал электродов и разрядный газ комбини руются так, чтобы обрабатываемый ма25 териал не был поврежден из-за неизбежного распыления поверхности электродов при ионной бомбардировке.

Также, в качестве материала электродов может быть выбран полимер, который под действием ионного обстрела интенсивно разлагается и расщепляется на прививаемые остатки мономеров, которые концентрируются в газовой атмосфере. На активированной облучением вторичными электронами поверхности обрабатываемого материала мономеры прививаются. Таким образом, становится возможным.одновремениое образование мономеров активирования поверхности полимера и

40 прививки.

Пример 1. Плоское трикотаж- ное изделие из полиэтилентерефталатных волокнистых материалов подверга41 ют электронной бомбардировке предлагаемым способом. В вакуумной камере находятся плоские электроды, к которым подведено высокое напряжение и которые имеют ширину около щ 30 .см и длину около 8 см и со стороны противолежащей пространству обработки экранированы заземленной листовой обшивкой, расположенной на расстоянии около 0,7 см от плоских электРодов. Применяются плоские электроды, покрытые алюминием, и кислород в качестве разрядного газа.

Между удаленными друг от друга на

8 см плоскими электродами симметрично к ним проводится обрабатываемое

60 плоское текстильное изделие. При применении высокого напряжения в 1 кВ, атмосферы обработки из кислорода при

5 Па и плотности мощности в 1 Вт на 1 АР, плоское текстильное изде65 лие проводится между плоскими элект870408

Способ обработки

Время впитывания, с., при количестве промывок

1 1

1 5 20 50

По примеру 1

14,8

30, 0 100

8,2

Коронный разряд в воздухе

12,5

Тлеющий разряд в кислороде

7;4 100 родами так, что время обработки составляет 2 с. Благодаря этой обработке создаются эффекты, которые хотя и достигаются посредством известных способов плазменной обработки, но в существенно большее время.

Если, например, обработанное таким способом полиэтилентерефталатное плоское изделие в течение 30 мин в атмосфере инертного газа обрабатывается 10%-ным водным раствором акриловой кислоты, то приращение массы измеряется в 3%. 3То вызывает перманентные антистатические свойства.

Если предварительно обработанное полиэтилентерефталатное плоское иэделие погружают в раствор кислотного красителя, то через 15 мин высота пропитки достигает 18 см, тогда как при необработанном контрольном образце она составляет 2 см. Загрязняемость предварительно обработанного таким способом полиэтилентерефталатного плоского изделия благодаря этому снижается„ а способность к очистке улучшается.

Гидрофильность изделий определялась по скорости перемещения воды в

Из приведенных в таблице данных видно, что в случае обработки в соответствии с предлагаемым способом образцы сохраняют впитывающую способность и при большом количестве промывок.

Пример 2. Аналогично примеру 1 обрабатывается плоское текстильное изделие из полиэфирного волокнистого материала, однако поверхность плоских электродов покрыта политетрафторэтиленом, а разряд получают от высокочастотного генерато-. ра с частотой 3 мГц. В качестве разрядного газа применяют аргон.

Под действием обстрела ионами аргона на поверхности политетрафторэтилена имитируют. полимерные частицы и электроны. Таким образом атмосфера обработки обогащается продуктами распада политетрафторэтилена, которые под действием электронного облучения полимеризуются на погоризонтальном направлении. Определялось время, необходимое для достижения фронта впитывающейся воды до определенной отметки 5 см от момента погружения полоски испытуемого образца в дистиллированную воду. Для сравнения использовалось трикотажное полотно из полиэтилентерефталатного волокна.

Обработка осуществляласьг в соответствии с изобретением по примеру 1; при коронном разряде в воздухе (17 кВ; 50 Гц); при тлеющем разряде в кислороде с внешними электродами при давлении

0,5 мм рт.ст.

При этом сравниваемые материалы подвергались промывкам, число которых доходило до 50.. Одна проь ывка продолжалась в течение 15 мин при

60 С в дистиллированной воде беэ добавки .моющих средств.

Полученные результаты представлены в таблице. лиэфире. Таким образом плоское изде45 лие из полиэфирного волокнистого материала становится гидрофобным.

Пример 3. Показанная в примерах 1 и 2 обработка плоского текс° тильного изделия ограничивается толь50 ко одной стороной обрабатываемого материала, когда при симметричном расположении плоских электродов обрабатываемый материал проводится по оси их симметрии и один из плоских

55 электродов отключен. Благодаря односторонней обработке экономится энергия. Для одностороннего модифицирования обрабатываемый материал может также проводиться относительно электродов-двумя слоями, так что

N производительность обработки удваивается.. В этом случае модифицируются только внешние стороны двойной ленты.

Известное само по себе модифицирование поверхности полимеров благодаЬ5 ря ее взаимодействию с ионизироваины870408

Формула изобретения

Составитель В Балгин

Техред Т.Маточка Корректор 0 Билак

Редактор Н.Потапова

Эаказ 8745/27 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ми газами существенно ннтенсифицируется вследствие нацеленного использования особенно сильно выделякщихся при специальной конфигурации электродов вторичных электронов is кислоэлектронвольтовом диапазоне. Благодаря этому для последующих реакций отделки можно достигнуть времени обработки и активирования меньше

15 с, так что для достижения определенного, уже известного эффекта мо.дифицирования плазменная обработка очень экономична, и для определенных случаев затраты на аппаратуру для электронного ускорителя могут быть снижены.

Далее, имеется возможность одно- 15 временного образования мономеров, активирования.и прививки или активирования и прививки.

1. Способ модификации плоских изделий из полиэтилентерефталата электронной бомбардировкой их в плазме газового разряда низкого давления в процессе пропускания между плоскими электродами, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучшения технологических свойств изделий, их пропускают на расстоянии 2-5 см параллельно отрицательно заряженным относительно плазмы электродам, заземленным со стороны, противоположной модифицируемому изделию, параллельно расположенным металлическим листом, а с другой стороны покрытым алюминием, окисью кремния или политетрафторэтиленом, причем при алюминиевом покрытии электрода применяют работающий при давлении 1100 Па разряд постоянного тока с плоскостью мощности 0,1-2 Вт/см и напряжением 0,300 В - 1 кВ, а в качестве разрядного газа - кислород, и при покрытии электрода из окиси кремния или политетрафторэтилена применяют работающий при давлении

1-100 Па высокочастотный разряд с плотностью мощности 0,1 Вт/смй и частотой 1-30 мГц, а в качестве разрядного газа - аргон.

2 ° Способ по п.1, о т л и ч а ю.шийся тем, что разрядный газ содержит пары акриловой кислоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии Р 907688, кл. 95 В, опублик. 1972.

2. Патент CltlA Р 3111471, кл. 204-168, опублик. 1963.

3. Патент США Ю 3600482, кл. 8"115.7, опублик. 1971 (прототип).