Способ получения искусственной кожи - SU416962A3
Код документа: SU416962A3
Описание
1
Известен способ получения полимерных материалов типа искусственной кожи путем нанесения на волокнистую подложку композиции на основе полиэфиров с последующей сушкой и термообработкой. При этом получаются паро- и газонепроницаемые материалы.
В целях устранения этих недостатков предложено в качестве полиэфиров использовать полимеры на основе этилениенасыщенных карбоновых кислот и третичных спиртов. Полученные материалы обладают свойством «дышать , т. е. связывать и снова отдавать с достаточно большой скоростью водяной пар.
Для получения синтетических плоскостных структур, способных дышать, предлагается на подложку наносить такие полимеры, которые содержат 5 вес. % сложных эфиров этилеппенасыщенных карбоновых кислот, сполимеризованных с третичными спиртами с 4-8 атомами углерода, и нагреванием до температур выше температуры разложения третичных сложноэфирных групп. При нагревании полимеры разлагаются, отщепляя олефин, например изобутилен, причем в поли.мере образуются свободные карбоксильные группы. Вследствие отщепления олефина одновременно происходит вспенивание полимера. Таким образом возникает необходимая внутренняя поверхность , обуславливающая достаточно быстрое впитывание водяного пара.
Во всех случаях ставится задача комбинации подложки с необходимыми свойствами, как прочность иа разрыв, растяжение и надрыв по возможности равномерно с полимерами . Поэтому способ лучще всего осуществляется технически, применяя полимеры в тонко распределенной форме, целесообразнее всего в виде водных дисперсий, тонких порошков или растворов.
Используемые преимущественно водные дисперсии полимеров предпочтительно содержат 20-70%, преимущественно 25-55% полимера . Полимеры содержат 5%, преимущественно более 20%, сложных эфиров третичных спиртов. Подходящими сложными эфирами третичных спиртов являются эфиры этиленненасыщенных полимеризующихся кислот с алифатическими или циклоалифатическими спиртами с 4-8 атомами углерода, предпочтительно с 4 атомами, т. е. сложные эфпры грег-бутанола . Применимыми сложными эфирами третичных спиртов являются эфиры этиленпенасыщенных сополимеризующихся карбоновых кислот, содержащих 3 или 4 атома углерода, как акриловая, метакриловая пли малеиновая кислота.
В качестве со.моиомеров, способных в соответствующем случае вместе с ненасыщенныл:и сложными эфирамп третичных спиртов образовать полимер, можно использовать сополимеризующиеся этилениеиасыщепные соединения (например, акриловые или метакриловые сложные эфиры спиртов с 1-9 атомами углерода , виниловые сложные эфиры, винилиденхлорид , винилхлорид, стирол и бутадиен и др.)
Особенно пригодны для способа дисперсии таких полимеров, которые содержат, помимо сложных карбоповых кислот и третичных спиртов, сонолимеризованные кислоты. В качестве сополимеризуюш,ейся кислоты с константой диссоциании вынш 10 преимуществепно применима винилсульфоновая кислота. Можно использовать также, например, стиролсульфоповую кислоту, 3-метакрилокси-пропил (или -этил)сульфоновую, 3-акрилоксипропил (или -этил) сульфоновую, винилфосфоновую и др. Количество в сонолимере такой сополимеризованной кислоты равняется 0,1 - 10, преимущественно 0,5-6, вес. % относительно общего количества мономеров.
Необходимо нодчеркнуть, что сополимеризовапие 0,5-20 вес. % относительно общего количества мономеров с сильно полярными группами, как акриловая кислота или акрилонитрил , дает большие преимущества. Дисперсию полимеров можно получить полимеризацией мономеров в водной фазе с помощью вспомогательных систем.
Под подложками понимают плоскостные структуры, допускающие преимущественно прохождение газов. Особенно целесообразны состоящие из волокна нлоскостные структуры, как руно, ткань или трикотаж. Применимы таклсе войлок и сетки с мелкими отверстиями . Волокна могут быть органическими или неорганическими. Использовать можно также полотпа из пенопласта с преимущественно открытыми ячейками или порами, например из полиолефиновых пенопластов.
Особенно целесообразны подложки из синтетических полимеров. Нанесение дисперсии на подложку можно осуществлять, нанример, погрун ением, покрытием, литьем, опрыскиванием или нропитывапием. Полимеры можно также накатывать на подложку.
Целесообразно подложку пропитывать водными дисперсиями полимеров, а затем нагревать до температуры ниже температуры разложения полимеров, содержащих третичные сложноэфирные групны, т. е. ниже температуры , при которой отщепляются олефнны, выпаривать воду. Получепные структуры нагревают до температур выше точки разложения полимеров, так что начинается разложение. Этот процесс можно проводить при нормальном , пониженном или повыщенном давлении, например под прессом. В последнем случае с самого начала получают соответственно гладкую или тисненую поверхность в зависимости от поверхности плиты. При нормальном давлении поверхность получают не совсем ровиой . Ее можно отщлифовать, например, с помощью бланщировочной мащины. При нониженном давлении особенно быстро уходят образующиеся при вспенивании рабочие газы.
OcвoбoждeнlПJle вследствие процесса разложения кислотные группы целесообразно по меньшей мере частично нейтрализовать, например , перевести в их натриевые соли, поскольку этим увеличивают поглощение водяного пара. По осуществлении нейтрализации (лучше всего в водной фазе) нромывают, высушивают и затем известным способом отделывают .
Нейтрализовать можно с помощью газообразного аммиака, при этом исключено нромывание .
Под температурой разложения сложных эфиров карбоновыхкислот следует понимать
температуру, при которой сополимеризованные сложные эфиры расщепляются в карбоновые кислоты и олефины. Температура разложения зависит от разных факторов, например от рода использованных сложных эфиров
карбоновых кислот или их количества в полимерах . Температуру разложепия необходимо определять от случая к случаю.
Разложение нолимеров со сложноэфирными группами третичных спиртов в водных дисперсиях или растворах помимо этого зависит
от значения рН. Поэтому его целесообразно
доводить перед процессом разложения до
1,5 или ниже.
Наилучший диапазон рП 1,5-0,1. В таком
случае образуются особо мелкоячеистые пенопласты , допускающие достаточно быстрое впитывание водяного пара. Это мероприятие доведения рН до низкого значения делает возможным проведение процесса разложения
между 70 и 170°С в течение не более 30 мин. Низкое значение рН достигается добавлением серной кислоты, фосфорной, бензолсульфоновой , толуолсульфоновой или же соединениями , отщепляющими кислоты.
Применимые в соответствующих случаях температура и время нагревания зависят от термической устойчивости субстрата (волокно , руно, ткань, трикотаж), состава иснользуемого для наслоения полимера и от используемых в соответствующем случае добавлений. Так, температура составляет 70-170°С, предпочтительно 100-140°С, а лучшее время нагрева 30 сек - 30 мин, преимущественно 2-15 мин.
К содержащим третичные сложноэфирные групны полимерам рекомендуется добавлять многофункциональные соединения, которые могут реагировать с освобожденными вследствие разложения кислотными груннами полимеров , например полифункциональные спирты (глицерин, гликоль н др.). Этим достигается реакция сшивания, придающая плоскостной структуре большую водоупорпость, так
что при нахождении таких структур в воде наблюдается набухание, но не распад. Такие соединения можно добавлять в количестве 0,5-60 вес. %, преимущественно 3-25 вес. %, относительно количества использованного полимеризата .
В целях повышения водоупорности такр5х плоскостных структур можно также вводить карбоксильные группы полимерного пенопласта после процесса разложения в реакцию с полифункциональными соедннениямн, например с многовалентными аминами, изоционатами илн также с многовалентными ионами металлов (алюминия, хрома или кальция).
Поскольку требуется изготовление плоскостных структур при использовании дисне эснп описанных полимеров с весом квадратного метра приблизительно до 100 г, достаточно использование дисперсии обычной вискозности . Если же требуются более высокие весовые значения квадратных метров, т. е. более толстые слои, как например, поглощающие водяной пар плоскостные изделия из кожезаменителя для нодошв или верхней частн обуви , технически нодложку трудно подвергнуть гомогенному пропитыванию необходимым количеством дисперснн, чтобы до процесса высушивания было нанесено достаточное количество дисперсии синтетического материала. В таком случае оказалось целесообразным добавление в днснерсии вспомогательных вешеств , которые при повышении температуры дисперсии приблизительно до 50°С и выше доводят дисперсии до коагулировання. Веществами , вызывающими такую термосенсибилизацию , являются, ианример, поливипилметнловый эфир. Так, на 100 ч. иснользуелгого полимера можно использовать 1-50 ч. поливиннлметилового эфира, предпочтительно 3-10 ч. После процесса пропитывания но возможности enie на подкладке, на которую руно было положено перед пропитыванием, целесообразно осупдествить короткое нагревание нокрытых материалов в течение приблизительно 5- 60 сек, нричем при 50-200°С. Вследствие этого дисперсия коагулирует на подложке. Вся система может быть перемен.1,ена во влажном состоянии и высушиваться. Затем следует разложение (термическое) и дальнейшая обработка . Нагревание нелесообразно осуществлять с помощью теплопосителей. Под этилт следует понимать плоскостные структуры из металла, например листы, непосредственно сонрикасающиеся с покрытой подложкой.
Такие «способные дыщать плоскости структуры должны в связи с их нрименением в качестве одежды или обивочного материала обладать достаточной эластичностью. По впитывании водяного пара связанная полимерами вода действует смягчающим образом. Однако при полном высушивании таких продуктов плоскостпой продукт может стать относительно жестким, если связующее средство само по себе не обладает необходимым коэффициентом мягкости. В це.лях предотвращения этого отвердения целесообразно либо использовать полимеры, обладающие вследствие обычных мер пластификации даже в самолг сухом состоянии достаточной мягкостью, либо необходимо добавлять стабилизаторы влажности. как это делается при обработке кожи, напри
мер многовалентные спирты, гликоль, глицерин , пентаэритрит, полиэтиленоксид, полипрониленоксид . Количество добавлений колеблется пренмунтественно от 5 до 40 вес. % относительно веса нолнмеризата. Целесообразно использовать соединения с большим молекулярным весом, чтобы испарение было не таким интенсивным, что пластифицирующий эффект со временем был бы утерян.
При использовании г.оет-бутнлового сложиого эфира полиакриловой кислоты по описываемому способу можно получить плоскостной продмчт со способностью поглощения водяного пара выше 400 г/м- нри толщине 1 мм.
При иснользовании кожезаменителей целесообразно 1 спользовать 0,5-5 вес. ч. применяемого полимера, относительно 1 вес. ч. подложки , т. е. полимеров, содержащих сложноэфирные группы третичных спиртов. Предпочтительно использованне относительно 1 вес. ч. подложки 1-2 ч. полимера.
При изготовлении плоскостных текстильных продуктов, например, для одежды можно использовать значтттельно меньшие количества
полимера относительно подложки. Так, 2- 10 вес. ч. для нанесения относительно 100 вес. ч. подложки.
При изготовлении плоскостного продукта с большим диапазоном поглоптения водяного
пара, не требующимся для одежды или обивочного матепнала. понижается водоупорность к воде в жилкой фазе. Вследствие высокой способности поглощения водяного пара можно довес н до определенного уровня целый
пяд других важных свойств, как морозостойкость , износостойкость, комбинированием используемых полимеров с другими полимерами . Легче всего это осл-ществить путем добавления в водные диснерсии пластиков ДРУГИХ водных дисперсий и затем проведением процесса с этой смесью. Так. дисперсию сополимера бутилового сложного эсЬира акриловой кислоты можно смешать с дисперсиями на основе поливнннлттденхлорида, ПОЛИВИННЛХЛОРИда , полиакрилового сложного эфира, полиметакрнлового сложного эфира, поливинилового сложного эфира. п - лидиенов. Однако эти смеси можно получать добавления в водные днспепсни других полимеров в виде порощка .
Добавленные полимеры можно вводить в виде растворов диспергированием в ВОДНУЮ дисперсию. Это нелесообразно в том случае, еслн требуется комбинирование с полимерами , трудно получаемыми в дисперсии и такими 1чягкн п. что даже изготовление порошка связано с тexничecки ти тpyднocтя ти. В общем целесообразно использовать такие количества пол11 1еров, чтобы на 1 ч. использлемого приходились 0.1-10 ч., преилтущественно 0.5-2 ч., других полимеров. Ко всем пoлн tepaлт можно добавлять наполнителн , красптели. фунгициды, огнезантитные средства, можно размототые другие пенопласты , короткие волокнистые продукты, как асбест , короткое волокно длиной до 30 мм. В этом случае практически нужио связать все количество водяного пара в кожезаменителе, поскольку испарение водяного нара на необращенной к телу стороне происходнт только в малой степени нз-за нанесения отделкн для достижения цветных эффектов, а также водоотталкиваюн1его денсимгя. Для этого используют воск и полимеры дисперсии акриловых сложпых эфиров. В последнее время наблюдается теидеиция осуществлять отделку общепринятого кожезаменителя с номон, полиуретана .
Для сорочек предлагается иснользовать соеднненпя , плоскостные структуры которых способны отдавать во время носки в соразмерном количестве водяной пар. В этом случае достаточно значнтельно меньгнее абсолютное количество поглощения водяиого пара (30- 50 г/м2), поскольку необращенпая к телу сторона постоянно может отдавать водяиой нар. Субстрат впитывает на обращенной к телу стороне водяной пар и таким образом ионижает концентранию водяиого нара настолько, что не происходит образования капель, иными словами пота. Одновременно во время носки этот водяной пар отдается.
Пример 1. 1 м сплетенного волокнистого прочеса из полипропилена с растворимой в н-гепта.не составной частью 24% и весом
600 г/м пропитывают 28%-ным раствором следуюнхего состава: 150 ч. 40%-ного эмульсионного полимера г/ ег-бутилового сложного эфнра акриловой кислоты, 9,5 ч. 10%-ной серной кислоты, 3 ч. 20%-пого раствора оксиэтилированного спирта жириого ряда, 24 ч. 15%-ного раствора поливинилового метилового эфира и 50 ч. воды, необходимых для иридаиия соответствующей вязкости для нронитывания. рН
раствора 1.
Пронитанное руно слегка отжимают и на несколько секунд вводят в контакт с металлическими иоверхностями, имеющими темиературу 150°С, нри этом происходит частичное
свертывание пропитывающего материала. После этого иолучают удобное для обработки плоскостное вещество, которое высушивают при 75С. Затем плоскостной продукт в течение 30 мин
обрабатывают при 150°С под давлением 20 ати под прессом, затем отстаивают в 5%-ном растворе бикарбоната натрия, тщательно промывают , высущивают на воздухе и кондиционируют нри 23°С и 50% относительной влаги воздуха .
Полученный плоскостной продукт подвергают воздействию атмосферы, содержащей 100% относительной влажности воздуха. Количество впитанного водяного пара онределяют через 1, 2, 8 и 12 час (см. табл. 1).
Таблица 1
Реферат
Формула
