Термопластична формувальна композиція для отримання поліпропіленових ниток

Терм оп ла сти чна форм ува льн а к омп оз иція для о тр има ння по ліп роп і ле но ви х н и ток , що м і сти ть по лі пр оп і ле н і доба вк у, я ка відрізняється тим, що як добавку вибрано вуглецеві нанотрубки, при цьому компоненти суміші взяті в такому співвідношенні, мас. %: поліпропілен 9 7 ,0 0-99 ,95 вуглецеві нанотрубки 0 ,0 5-3 ,0 0 . Винахід відноситься до термопластичних формувальних композицій для отримання поліпропіленових ниток і може бути використана при виробництві волокон, ниток та нетканих матеріалів для товарів народного споживання та предметів гігієни. Відома композиція для отримання поліпропіленових (ПП) ниток, описана в способі отримання ПП ниток в [патенті України №11032, МПК D 01 F 8/00, 2005p.], яка містить поліпропілен і гідрофільні добавки - олеат натрію або аеросил. Дана композиція містить 0,1-5,0мас.% добавки і забезпечує підвищення гідрофільності ПП ниток до 0,7-5,7%, але при цьому їх механічні властивості залишаються на рівні ниток із вихідного ПП. Відома також композиція для отримання поліпропіленових ниток (Химические волока №1, 1999г., стор.19.), що містить поліпропілен і добавку. В якості добавки обрано співполімер етилену з вінілацетатом (СЕВА), при цьому співвідношення компонентів в суміші складає, мас. %: ПП 80,0-90,0 СЕВА 10,0-20,0 Наявність в поліпропілені СЕВА забезпечує отримання ниток з міцністю 54сН/текс проти 37 сН/текс для ниток із вихідного ПП. При цьому введення в ПП значної кількості (10-20мас.%) добавки призводить до появи в модифікованих поліпропіленових нитках значної кількості ацетатних гр уп. Останні є нестійкими до високої температури, що обмежує температури переробки композицій ПП/СЕВА та експлуатації ниток із них. Нитки сформовані із поліпропілену з добавками СЕВА, як і нитки Із вихідного ПП, погано поглинають вологу (0,1%) тобто є гідрофобними, що погіршує гігієнічні властивості виробів із них та обмежує галузі застосування. В основу винаходу поставлена задача створити таку термопластичну формувальну композицію для отримання поліпропіленових ниток, в якій шляхом зміни кількісного та якісного складу інгредієнтів, забезпечилось би покращення гігієнічних властивостей отриманих ПП ниток. Поставлена задача вирішена тим, що в термопластичну формувальну композицію, що містить поліпропілен і добавку, згідно з корисною моделлю, як добавку вибрано вуглецеві нанотрубки, при (19) UA (11) 83300 (13) C2 (21) a200611587 (22) 03.11.2006 (46) 25.06.2008, Бюл.№ 12, 2008 р. (72) МЕЛЬНИК ІРИНА АНАТОЛІЇВНА, UA, ЦЕБРЕНКО МАРІЯ ВАСИЛІВНА, U A, РЕЗАНОВА ВІКТОРІЯ ГЕОРГІВНА, UA, ЦЕБРЕНКО ІРИНА ОЛЕКСАНДРІВНА, U A, РЕЗАНОВА Н АТАЛІЯ МИ ХАЙЛІВНА, UA, ГОРБИК ПЕТРО ПЕТРОВИЧ, UA, САП'ЯНЕНКО ОЛЕКСАНДР ОЛЕКСАНДРОВИЧ, UA, ДЗЮБЕНКО ЛІДІЯ СТЕП АНІВНА, U A (73) КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ, UA (56) EP 1336672, D01F1/10, 6/04, C08K7/06, 15.02.2002 US 7094467, D01F6/00, 22.08.2006 US 6331265, C08K7/24, 18.12.2001 EP 1244730, C08J5/04, 02.10.2002 US 6218009, D01F8/00, 8/06, 17.04.2001 3 83300 цьому компоненти суміші взяті в такому співвідношенні, мас. %: Поліпропілен 97,00-99,95 Вуглецеві нанотрубки 0,05-3,00 Вуглецеві нанотрубки - це протяжні структури (довжиною 1-500нм), які складаються із гексагональних сіток з атомами вуглецю у вузлах. Вони характеризуються модулем пружності (500-5000ГПа) та міцністю (10-500ГПа) на рівні легованих сталей, а також високою питомою поверхнею (до 1000м 2/г) (Успехи химии Т.167, №9, 1997г., с.957). Завдяки перерахованим властивостям, введення в поліпропілен вуглецеви х нанотрубок дозволяє одержати поліпропіленові нитки з підвищеними міцністю та рівноважним водопоглинанням (гігроскопічністю). При цьому міцність ниток зростає до 59сН/текс, а гігроскопічність складає 1,01,5%, що розширює сировинну базу текстильної промисловості і асортимент товарів народного споживання та підвищує їх якість. Суть запропонованого винаходу полягає в наступному. Поліпропілен попередньо змішують з вуглецевими нанотрубками в розплаві, що забезпечує тонке диспергування добавки в розплаві ПП та гомогенне змішування. При формуванні ниток із вказаної композиції, добавка рівномірно розміщується в структурі ниток, нанотрубки орієнтуються вздовж осі волокна, що забезпечує зростання міцності ниток. Розвинена поверхня нанотрубок обумовлює різке зростання гідрофільності ниток. В порівнянні із нитками найближчого аналога, нитки, одержані з даної композиції, характеризуються високою гігроскопічністю в поєднанні з високою міцністю. Попереднє змішування ПП з вуглецевими нанотрубками здійснюють на черв'ячно-дисковому екструдері. Нанотрубки додають в кількості 0,053,00мас.%. При введенні в ПП добавки менше 0,05мас% ефект зростання міцності проявляється слабко та має місце нерівномірність по довжині нитки за рахунок нерівномірного розподілу добавки по довжині нитки і незначної його кількості в структурі волокна. Малі кількості добавки важко дозувати та рівномірно змішувати з полімером в розплаві. Збільшення концентрації добавки вище 3,0мас.% погіршує механічні властивості ПП ниток та є економічно недоцільним через високу вартість нанотрубок. З літератури невідомо введення в розплав поліпропілену вуглецеви х нанотрубок для підвищення міцності та гідрофільності ПІТ ниток. Таким чином, із композиції, що пропонується, отримують поліпропіленові нитки з міцністю близь Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 4 кою до міцності отриманої при використанні композиції аналога та в 5,6-7,5 разів вищою гігроскопічністю. Винахід пояснюється наступним прикладом. Приклад. Для формування поліпропіленової нитки брали гранули ПП з такими властивостями: характеристична в'язкість в декаліні при 135°С - 1,2; вміст атактичної фракції - 5%; температура плавлення 169°С. В якості добавки використовували вуглецеві нанотрубки з тришаровою структурою, яка представляє собою згорнутий рулон з зовнішнім діаметром 3-10нм, довжиною 30-40нм; міцність та питома поверхня складали відповідно 250ГПа і 244м 2/г. Поліпропілен змішували з нанотрубками в розплаві на черв'ячно-дисковому екструдері марки ЛГП-25. З отриманої композиції на прядильній машині екструдерного типу формували мононитку і витягували при температурі 150°С з кратністю витяжки: 4-5. Гідрофільність оцінювали ваговим способом за стандартною методикою. Міцність визначали за стандартною методикою. Характеристики ниток,сформованих із композицій ПП/нанотрубки, наведені в таблиці. Таблиця Характеристики полтропіленових ниток Вміст добавки, мас.% 0,04 0,05 0,1 0,5 1,0 3,0 3,1 Найближчий аналог* Міцність, сН/текс 39 53 59 39 39 39 32 Гігроскопічність, % 54 1,0 1,0 1,1 1,4 1,4 1,5 1,7 0,1 * вміст СЕВА 10% Аналіз результатів, наведених в таблиці свідчить ,що запропонована термопластична формувальна композиція дає можливість отримувати поліпропіленові нитки з високою гідрофільністю (в 1,0-1,5%), тобто в 10-15 раз вищою в порівнянні з аналогом, в поєднанні з підвищеною міцністю (59сН/текс). Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601