RU2206649C1

RU2206649C1 - Composite material

Info

Publication number: RU2206649C1
Application number: RU2001128026/12A
Authority: RU
Inventors: Т.И. Даниленко; Т.Ф. Морозенко; Н.А. Юдина
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2003-06-20

Abstract

FIELD: manufacture of material used for producing technical and special-purpose articles. SUBSTANCE: composite material comprises nonwoven layer comprising anion-exchange filament and knitted base. Nonwoven layer is manufactured from modified filament based on grafted copolymer of polycaproamide and polydiethylaminoethyl methacrylate. Knitted base is made from blend yarn comprising modified filament based on grafted copolymer of polycaproamide and polyglycidyl methacrylate phosphorylated with 1-oxyethyliden diphosphonic acid, and filaments of Dacron used in an amount of 20-30 wt%. Volumetric ratio of base and nonwoven layer is (0.7- 0.8):1. Composite material may be used as fibrous sorbent. EFFECT: improved operating characteristics of composite material by improved thermal stability and sorptive capacity, and wider range of articles manufactured from such material. 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к композиционному материалу, составленному из двух компонентов - трикотажного полотна и нетканого материала, и может быть использовано в качестве волокнистого сорбента, а также для изделий технического и специального назначения. The invention relates to a composite material composed of two components - knitted fabric and non-woven material, and can be used as a fibrous sorbent, as well as for products of technical and special purpose.

Известно дублированное трикотажное полотно, состоящее из двух слоев, один из которых выполнен в виде кулирного переплетения, выработанного на базе переплетения ластик из текстурированных синтетических нитей и эластомерных полиуретановых нитей, второй слой выполнен из смешанной пряжи хлопкового волокна и модифицированного поликапроамидного волокна мегалон при соотношении волокон 1: (2-3) по массе в виде переплетения ластик, гладь или комбинированного (а.с. 1542977, МКИ D 04 В 1/00, 1990). Known duplicated knit fabric, consisting of two layers, one of which is made in the form of weaving, produced on the basis of weaving an eraser of textured synthetic yarns and elastomeric polyurethane yarns, the second layer is made of mixed cotton fiber yarn and modified polycaproamide fiber megalon with a fiber ratio of 1 : (2-3) by weight in the form of an eraser, smooth surface or a combination of webs (A.S. 1542977, MKI D 04 V 1/00, 1990).

Однако данное дублированное трикотажное полотно не обладает ионообменными свойствами и не может использоваться в качестве волокнистого сорбента. However, this duplicated knitted fabric does not have ion-exchange properties and cannot be used as a fibrous sorbent.

Известно дублированное трикотажное полотно, состоящее из двух слоев, выполненных кулирным переплетением из химической пряжи, в котором пряжа верхнего слоя изготовлена из штапельного модифицированного катионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полиакриловой кислотой, а пряжа нижнего слоя является смеской, состоящей из штапельного модифицированного анионообменного поликапроамидного волокна, полученного на основе привитого сополимера поликапромида с полидиметиламиноэтилметакрилатом и штапельного модифицированного гидрофильного поликапроамидного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с монометилолметакриламидом при соотношении волокон в нижнем слое 1:(0,25-0,40) по массе, причем соотношение поверхностного заполнения слоев 1:(0,5-0,75) (а.с. 1751233, МКИ D 04 В 1/00, 1992). It is known that a double knitted fabric consisting of two layers made by weaving of chemical yarn in which the yarn of the upper layer is made of staple modified cation exchange fiber based on a graft copolymer of polycaproamide and polyacrylic acid and the yarn of the lower layer is a mixture consisting of staple modified anion exchange fiber obtained on the basis of a grafted copolymer of polycarpromide with polydimethylaminoethyl methacrylate and staple mode an identified hydrophilic polycaproamide fiber based on a grafted copolymer of polycaproamide with monomethylol methacrylamide with a fiber ratio in the lower layer of 1: (0.25-0.40) by weight, and the ratio of the surface filling of the layers 1: (0.5-0.75) (a. p. 1751233, MKI D 04 V 1/00, 1992).

Полученный материал используется для очистки воздуха от токсичных газов, но не обладает достаточной термостойкостью при работе в горячей среде. The resulting material is used to clean air from toxic gases, but does not have sufficient heat resistance when working in a hot environment.

Известно дублированное трикотажное полотно, состоящее из верхнего слоя, пряжа которого изготовлена из модифицированного катионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полиглицидилметакрилатом, фосфорилированного 1-оксиэтилидендифосфоновой кислотой, и нижнего слоя, выработанного из пряжи, являющейся смеской, состоящей из модифицированного анионообменного поликапроамидного волокна и гидрофильного волокна. Полотно предназначено в качестве фильтрующего элемента для очистки воздуха и извлечения поливалентных металлов из сточных вод. Однако не обладает достаточной термостойкостью для работы при повышенной температуре. Known is a duplicated knitted fabric consisting of an upper layer, the yarn of which is made of a modified cation exchange fiber based on a grafted copolymer of polycaproamide with polyglycidyl methacrylate phosphorylated with 1-hydroxyethylidene diphosphonic acid, and a lower layer made from yarn, which is a mixture consisting of a modified hydrophonic anionic fiber. The canvas is intended as a filter element for air purification and extraction of polyvalent metals from wastewater. However, it does not have sufficient heat resistance for operation at elevated temperatures.

В качестве прототипа выбран композиционный материал, включающий верхний слой и основу, образованную нетканым полотном в виде волокнистого холста из смеси модифицированных анионообменных волокон и катионообменных волокон на основе привитого сополимера поликапроамида и соединяющий их элемент в виде основовязанного переплетения, петли которого выполнены из волокон основы, верхний слой выполнен в виде трикотажного полотна, полученного из пряжи, включающей модифицированное поликапроамидное волокно мегалон, а катионообменное волокно основы дополнительно содержит полиакриловую кислоту при содержании ее 18,0-20,5%, причем количество катионообразного волокна в смеси составляет 0,4-0,6% по массе, а соотношение слоев по массе (0,8-1,2):1 (а.с. 1798413, МКИ D 04 Н 13/00, 1993). As a prototype, a composite material was selected, including a top layer and a base formed by a nonwoven fabric in the form of a fibrous canvas from a mixture of modified anion-exchange fibers and cation-exchange fibers based on a grafted polycaproamide copolymer and a connecting element in the form of a warp knit, the loops of which are made of warp fibers, the upper the layer is made in the form of a knitted fabric obtained from yarn, including a modified polycaproamide fiber megalon, and a cation exchange fiber nova additionally contains polyacrylic acid with a content of 18.0-20.5%, and the amount of cationic fiber in the mixture is 0.4-0.6% by weight, and the ratio of the layers by weight (0.8-1.2): 1 (a.s. 1798413, MKI D 04 H 13/00, 1993).

Материал используется для очистки воздуха от токсичных газов, однако обладает низкой термостойкостью при использовании в горячей среде, а также недостаточной сорбционной емкостью. The material is used to clean air from toxic gases, but it has low heat resistance when used in a hot environment, as well as insufficient sorption capacity.

Предлагаемое изобретение решает задачу получения высокоэффективных ионообменных фильтровальных волокнистых материалов, обладающих повышенной термостойкостью. The present invention solves the problem of obtaining high-performance ion-exchange filter fibrous materials with high heat resistance.

Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных свойств материала за счет увеличения термостойкости, сорбционной емкости. The technical result of the invention is to improve the operational properties of the material by increasing the heat resistance, sorption capacity.

Поставленный технический результат достигается тем, что в композиционном материале, включающем нетканый слой, содержащий анионообменное волокно, и трикотажную основу, нетканый слой выполнен их модифицированного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом, а трикотажная основа выработана из пряжи, являющейся смеской, состоящей из модифицированного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полиглицидилметакрилатом, фосфорилированного 1-окси-этилидендифосфоновой кислотой, и волокна лавсан при содержании волокна лавсан в смеси 20-30% по массе, а соотношение объемного заполнения основы и нетканого слоя составляет (0,7-0,8):1. The technical result is achieved by the fact that in a composite material including a non-woven layer containing an anion-exchange fiber and a knitted base, the non-woven layer is made of their modified fiber based on a grafted copolymer of polycaproamide with polydiethylaminoethyl methacrylate, and the knitted base is made of yarn, which is a blended mixture of fibers based on a grafted copolymer of polycaproamide with polyglycidyl methacrylate phosphorylated with 1-hydroxyethylidene diphosphonic acid, and lavsan fibers when the content of lavsan fibers in the mixture is 20-30% by weight, and the ratio of the volumetric filling of the base and non-woven layer is (0.7-0.8): 1.

Полученный технический результат обусловлен взаимодействием поверхностей трех типов волокон, изменение поверхностных свойств фосфорсодержащего волокна дает симбатную по отношению к волокну лавсан и анионообменному волокну поверхность, тем самым обеспечивая увеличение термостойкости сорбционной емкости. The technical result obtained is due to the interaction of the surfaces of the three types of fibers, a change in the surface properties of the phosphorus-containing fiber gives a surface that is symbatic with respect to the lavsan fiber and the anion-exchange fiber, thereby increasing the heat resistance of the sorption capacity.

Соотношение модифицированного фосфорсодержащего волокна и волокна лавсан в смешанной пряже 20-30% по массе является оптимальным. При высоком содержании в смеси волокна лавсан не удается получить полотно с высокой сорбционной емкостью. Снижение содержания волокна лавсан приводит к повышению неоднородности его распределения по длине пряжи и снижению термостойкости полотна. Соотношение объемного заполнения основы и нетканого слоя (0,7-0,8):1 в композиционном материале обеспечивает оптимальное количество микропор, а следовательно, максимальную сорбционную емкость. The ratio of the modified phosphorus-containing fiber and lavsan fiber in the mixed yarn of 20-30% by weight is optimal. With a high content of lavsan fiber in the mixture, it is not possible to obtain a web with a high sorption capacity. A decrease in the content of lavsan fiber leads to an increase in the heterogeneity of its distribution along the length of the yarn and a decrease in the heat resistance of the fabric. The ratio of the volumetric filling of the base and non-woven layer (0.7-0.8): 1 in the composite material provides the optimal number of micropores, and therefore the maximum sorption capacity.

Общая технология получения композиционного материала заключается в том, что по известной технологии на кругловязальной машине "Джумберка" 20 кл. вырабатывается гладкое кулирное плюшевое трикотажное полотно, используя пряжу линейной плотностью 31,2х2 текс, выработанную из смеси волокон лавсан и катионообменного волокна, являющегося привитым сополимером поликапроамида с полиглицидилметакрилатом, фосфорилированного 1-оксиэтилидендифосфоновой кислотой с количеством привитого полимера 21-28%, при содержании волокна лавсан в смеси 20-30% по массе. Поверхностная плотность полотна составляет 300-450 г/м² при толщине 2,5-3 мм. Это полотно представляет нижний слой композиционного материала.The general technology for producing composite material is that according to the well-known technology on a circular knitting machine "Jumberka" 20 cells. a smooth cuddly plush knitted fabric is produced using yarn with a linear density of 31.2 x 2 tex, produced from a mixture of lavsan fibers and a cation exchange fiber, which is a grafted copolymer of polycaproamide with polyglycidyl methacrylate, phosphorylated with 1-hydroxyethylidene diphosphonic acid with 21 grafted fiber containing 2 in a mixture of 20-30% by weight. The surface density of the canvas is 300-450 g / m ² with a thickness of 2.5-3 mm. This canvas represents the bottom layer of the composite material.

Нетканый материал получают из анионообменного волокна КМ-А2 (ТУ-40-461-806-08-85) на чесально-вязальном агрегате АЧВШ, в состав которого входит чесальная машина, преобразователь прочеса, вязально-прошивная машина, работающая по безниточной технологии. Поверхностная плотность полотна 450 г/м² при толщине 2,8 мм.Non-woven material is obtained from KM-A2 anion exchange fiber (TU-40-461-806-08-85) on the ACCHV combing and knitting unit, which includes a carding machine, a comb converter, and a knitting and piercing machine operating according to the threadless technology. The surface density of the canvas is 450 g / m ² with a thickness of 2.8 mm.

Полотна соединяют между собой методом точечного скрепления с помощью сетчатых шаблонов или другим известным способом. The paintings are interconnected by the method of spot bonding using mesh patterns or other known method.

В качестве связующего используется латекс БНК-40/4 (ТУ 38.103-81). As a binder, latex BNK-40/4 (TU 38.103-81) is used.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами. The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. Трикотажное полотно для нижнего слоя композиционного материала вырабатывают на кругловязальной машине "Джумберка" 20 кл. гладким кулирным плюшевым переплетением из пряжи линейной плотностью 31,2х2 текс, выработанной из смеси катионообменного модифицированного фосфорсодержащего поликапроамидного волокна и волокна лавсан при содержании волокна лавсан в смеси 20% по массе. Характеристики структуры m_s=300 г/м², плотность по горизонтали П_г=50 пет. ст., плотность по вертикали П_в=70 пет. рад.Example 1. A knitted fabric for the lower layer of composite material is produced on a circular knitting machine "Jumberka" 20 C. smooth culinary plush weaving of yarn with a linear density of 31.2 x 2 tex, produced from a mixture of cation exchange modified phosphorus-containing polycaproamide fiber and lavsan fiber with a content of lavsan fiber in a mixture of 20% by weight. Structural characteristics m _s = 300 g / m ² , horizontal density P _g = 50 pet. Art., vertical density P _in = 70 pet. glad.

Нетканое полотно для композиционного материала вырабатывают следующим образом. 450 г анионообменного волокна КМ-А2 на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом прочесывают на чесальной машине. На преобразователе прочеса получают волокнистый холст и скрепляют на вязально-прошивной машине. Полотно имеет следующие параметры структуры: m_s= 420 г/м², плотность прошива по длине П_д - 15 петель/50 мм, число волокон в петле 78. Соотношение объемного заполнения слоев 0,7:1. Свойства материала приведены в таблице.Non-woven fabric for composite material is produced as follows. 450 g of KM-A2 anion exchange fiber based on a grafted polycaproamide-polydiethylaminoethyl methacrylate copolymer are combed using a combing machine. A fibrous canvas is obtained on the weaving transducer and fastened to a knitting and piercing machine. The canvas has the following structure parameters: m _s = 420 g / m ² , piercing density along the length P _d - 15 loops / 50 mm, the number of fibers in the loop 78. The ratio of the volume filling of the layers is 0.7: 1. Material properties are given in the table.

Пример 2. Трикотажное полотно для нижнего слоя вырабатывают аналогично примеру 1. Содержание волокна лавсан в смеси 30%. Характеристики полотна m_s= 450 г/м², П_г=62 пет. ст., П_в=82 пет. ряд.Example 2. A knitted fabric for the lower layer is produced analogously to example 1. The content of the lavsan fiber in the mixture is 30%. The characteristics of the canvas m _s = 450 g / m ² , P _g = 62 pet. Art., P _in = 82 pet. row.

Нетканое полотно для композиционного материала вырабатывают аналогично примеру 1. Соотношение объемного заполнения слоев 0,8:1. Non-woven fabric for composite material is produced analogously to example 1. The ratio of the volumetric filling of the layers of 0.8: 1.

Свойства материала приведены в таблице. Material properties are given in the table.

Пример 3. Трикотажное полотно для нижнего слоя вырабатывают аналогично примеру 1, используя смесь волокон с содержанием лавсана 25%. Характеристики структуры полотна: m_s=400 г/м², П_г=58 пет. ст., П_в=78 пет. ряд.Example 3. A knitted fabric for the lower layer is produced analogously to example 1, using a mixture of fibers with a content of lavsan 25%. The characteristics of the structure of the canvas: m _s = 400 g / m ² , P _g = 58 pet. Art., P _in = 78 pet. row.

Нетканое полотно для композиционного материала вырабатывают аналогично примеру 1. Соотношение объемного заполнения слоев 0,75:1. Свойства материала приведены в таблице. Non-woven fabric for composite material is produced analogously to example 1. The ratio of the volumetric filling of the layers of 0.75: 1. Material properties are given in the table.

Как видно из таблицы, показатели сорбционной емкости предлагаемого материала значительно выше прототипа. Термостойкость материала выше прототипа в 4 раза. As can be seen from the table, the sorption capacity of the proposed material is significantly higher than the prototype. Heat resistance of the material above the prototype is 4 times.

Claims

A composite material comprising a non-woven layer containing an anion-exchange fiber and a knitted base, in which the non-woven layer is made of a modified fiber based on a grafted copolymer of polycaproamide with polydiethylaminoethyl methacrylate, and the knitted base is made of yarn, which is a blend consisting of a modified grafted copro copolymer-copolypolymer fiber polyglycidyl methacrylate phosphorylated with 1-hydroxyethylidene diphosphonic acid and lavsan fiber with a lavsan fiber content of 20-30% p about the mass, and the ratio of the volumetric filling of the base and non-woven layer is (0.7-0.8): 1.