Способ модификации плоских изделий из полиэтилентерефталата

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Соцналнстнческих Республик(23) Приоритет - (32 С 08 Э 7/10 Госуяврстмянмй квинтет СССРвв лвювм 1306 рктвняа я еткрытяя(54) СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ПЛОСКИХ ИЗДЕЛИИ ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТАИзобретение относится к способу модифицирования поверхности обработанных полимерных материалов, а именно плоских текстильных изделий, воло 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 модификациипо 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 1 ). При этом преобладающее большинство систем применяют генераторы Ван-де-Граафа или трансформаторы с изолированным стержнем. Сущест венным признаком этих методов облучения является зависящая от энергии глубина проникновения электронов в твердое тело, которые, при достижении вышеназванных энергий, пронизы вают насквозь плоские текстильные изделия, волокна или пленки.Для областей технического применения электронный ускоритель является очень дорогой аппаратуройНеобходимые средства для возбуждения высокого напряжения и проведения облучения для потенциального потреби-. теля зачастую превосходят по стоимости техническую оснастку. Также требуются мфоприятия для защиты обслуживающего персонала от вредных воздействий и облучения. Известны также способы, при которых поверхность обрабатываемых твердых тел приводится в соприкосновение с ионизированными газами (2. 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-, 870408роны по своей энергии на несколькопорядков ниже, чем электроны, выстреливаемые при методе с ускорителем, благодаря чему глубина их проникновения оетается ограниченной(менее 1 мкм).Наиболее близким к изобретениюяВляется способ модификации плоскихизделий из полимеров путем электронной бомбардировки их в плазме газового разряда, в том. числе низкогодавления в процессе пропускания между.плоскими электродами, причем расстояние между электродом и изделием, составляет 1,5-3 мм, а полярностьэлектродов, не задается 3,Недостатком известного способаявляются низкие технологические свойства иэделий, такие, как гидрофильность, гидрофобность, антистатические свойства.Цель изобретения - повышение технологических свойств изделий.Для этого в известном способе модификации изделия пропускают на расстоянии 2-5 см параллельно отрицательно заряженным относительно плаз- .мы электродам, заземленным со стороны, противоположной модифицируемомуизделию, параллельно расположеннымметаллическим листом, а с другой стороны покрытым алюминием, окисью кремния или политетрафторэтиленом, причем при алюминиевом покрытии элект-.рода применяют работающий при давлении 1-100 Па разряд постоянного токас плотностью мощности 0,1-2 Вт/сми напряжением 300 В - 1 кВ, а в качестве разрядного газа - кислород, ипри покрытии электрода из окиси кремния или политетрафторэтилена приме-,няют работающий при давлении 1-100 Павысокочастотный разряд с плотностью мбщности 0,1-2 Вт/см и частотой 1-30 мГц, а в качестве разрядного газа - аргон.Способ может также осуществлятьсяпри 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 вкачестве разрядного газа, при высокойинтенсивности - комбинация алюминий и кислород.Образующиеся на отрицательно заряженных плоских электродах положительные ионы освобожцают там вторичные гамма-электроны, число которых на освобожденный ион зуисит в основном от комбинации материала электродов - вида ионов и от энергии ионовВторичные гамма-электроны, благодаря имеющемуся между поверхностьюэлектродов и плазмой градиенту потенциала, ускоряются через темноепространство и выстреливаются напротивоположную поверхности электродов поверхность обрабатываемогоматериала. Расстояние между поверхностью электродов и обрабатываемымматериалом выбирается в 2-5 раз большим, чем темное пространство, и лежит в диапазоне 2-5 см. Попадающиена обрабатываемый материал вторичные гамма-электроны имеют энергию,соответствующую градиенту потенциала через темное пространство, составляющую 0,5-2 кВ.15 Энергия попадающих на поверхностьобрабатываемого материала вторичных фгамма-электронов устанавливаетсянапряжением на поверхности электродов, а плотность тока устанавливает ся выбором комбинации материалаэлектродов - разрядный газ, крометого, параметрами разряда. Материалэлектродов и разрядный газ комбинируются так, чтобы обрабатываемый материал не был поврежден из-за неизбежного распыления поверхности электродов при ионной бомбардировке.Также, в качестве материалаэлектродов может быть выбран полимер,который.под действием ионного обстрела интенсивно разлагается и расщепляется на прививаемые остатки мономеров, которые концентрируются в газовой атмосфере. На активированнойоблучением вторичными электронамиповерхности обрабатываемого материала мономеры прививаются. Таким образом, становится возможным.одновремениое образование мономеров активирования поверхности полимера и 40 прививки. П р и м е р 1. Плоское трикотаж-ное изделие из полиэтилентерефталатных волокнистых материалов подверга ют электронной бомбардировке предлагаемым способом. В вакуумной камере находятся плоские электроды, ккоторым 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 нарасстоянии около 0,7 см от плоскихэлектродов. Применяются плоскиеэлектроды, покрытые алюминием, икислород в качестве разрядного газа.Между удаленными друг от друга на8 см плоскими электродами симметрично к ним проводится обрабатываемое 60 плоское текстильное изделие. При применении высокого напряжения в 1 кВ,атмосферы обработки из кислорода при5 Па и плотности мощности в 1 Втна 1 АР, плоское текстильное издеб 5 лие проводится между плоскими элект870408 20 Способ обработки Время впитывания, с.,при количестве промывок1 1 5 20 50 По примеру 1 14,8 30, 0 100 8,2 Коронный разрядв воздухе 12,5 Тлеющий разряд в кислороде7;4100 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. Это вызывает перманентные антистатические свойства.Если предварительно обработанное полиэтилентерефталатное плоское изделие 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 проиывок.П р и м е р 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 доопределенной отметки 5 см от моментапогружения полоски испытуемого образца в дистиллированную воду. Длясравнения использовалось трикотажноеполотно из полиэтилентерефталатноговолокна.Обработка осуществляласьгв соответствии с изобретением попримеру 1;при коронном разряде в воздухе(17 кв; 50 Гц);при тлеющем разряде в кислородес внешними электродами при давлении 15 0,5 мм рт.ст. При этом сравниваемые материалы подвергались промывкам, число которых доходило до 50 Одна проьывка продолжалась в течение 15 мин при 60 С в дистиллированной воде без добавки .моющих средств. 25 Полученные результаты представлены в таблице. лиэфире. Таким образом плоское изде лие из полиэфирного волокнистого материала становится гидрофобным.П р и м е р 3. Показанная в примерах 1 и 2 обработка плоского текстильного изделия ограничивается толь ко одной стороной обрабатываемогоматериала, когда при симметричномрасположении плоских электродов обрабатываемый материал проводится пооси их симметрии и один из плоскихэлектродов отключен. Благодаря од носторонней обработке экономитсяэнергия. Для одностороннего модифицирования обрабатываемый материал может также проводиться относительно.электродов двумя слоями, так что 60 производительность обработки удваивается В этом случае модифицируютсятолько внешние стороны двойной ленты.Известное само по себе модифицирование поверхности полимеров благода ря ее взаимодействию с ионизирюваины870408 20 Формула изобретения Составитель В.БалгинТехред Т.Маточка Корректор О.Билак Редактор Н.Потапова Эаказ 8745/27 Тираж 533 Подписное ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ми газами существенно ннтенсифицируется вследствие нацеленного использования особенно сильно выделякщихся при специальной конфигурации электродов вторичных электронов в 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 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 й с я тем, что, с целью улучшения технологических свойств изделий, их пропускают на расстоянии 2-5 см параллельно отрицательно заряженнымотносительно плазмы электродам,заземленным со стороны, противополож.ной модифицируемому изделию, параллельно расположенным металлическимлистом, а с другой стороны покрытымалюминием, окисью кремния или политетрафторэтиленом, причем при алюминиевом покрытии электрода применяют работающий при давлении 1100 Па разряд постоянного токаплоскостью мощности 0,1-2 Вт/см инапряжением 0,300 В - 1 кВ, а в качестве разрядного газа - кислород,и при покрытии электрода из окисикремния или политетрафторэтиленаприменяют работающий при давлении1-100 Па высокочастотный разряд сплотностью мощности 0,1 Вт/смх ичастотой 1-30 мГц, а в качестве разрядного газа - аргон.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю -.щ и й с я тем, что разрядный газ содержит пары акриловой кислоты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Англии 9 907688,кл. 95 В, опублик. 1972.2. Патент США 9 3111471,кл, 204-168, опублик. 1963,3. Патент США 9 3600482,кл. 8"115.7, опублик. 1971 (прототип).