尼龍地毯的高分子量丙烯酸類防汙處理的製作方法

2023-05-20 02:46:31

專利名稱：尼龍地毯的高分子量丙烯酸類防汙處理的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種處理地毯的改進的防汙組合物。具體地講，本發明涉及相對耐用和抗洗滌劑洗滌的高分子量丙烯酸類材料。本發明尤其涉及尼龍或醯胺纖維地毯的防汙處理。
尼龍制毯在地毯工業佔有很大的百分比。尼龍66纖維和尼龍6纖維可用於地毯。尼龍66比尼龍6具有較高的結晶度，因此，在其染色時限制了其色度的加深，同時也有利地限制了它的汙染。相反地，尼龍6的優點是可以得到較深的色度，但是不足的是已知的防汙處理對這類纖維都不夠有效。
已知的含尼龍纖維地毯的防汙處理劑包括磺化萘酚/苯酚和甲醛縮合物以及二羥基二苯碸。然而，在處理尼龍6纖維時，需要相當大用量的已知防汙材料。這使纖維的手感較硬，同時儘管增加了用量，在地毯洗滌時這些防汙材料還是易於脫掉。
此外，用作清潔染料的已知的萘酚/苯酚縮合物和碸類化合物都具有明顯的缺點。兩種材料都改變被處理的地毯股線的顏色，需要較大量這些材料的尼龍6尤其如此。當這些已知的材料暴露於紫外光時會顯著地變黃，並且其生態安全性不可靠。
已經發現，用甲基丙烯酸低聚物與甲基丙烯酸和磺化蓖麻油的接枝共聚物的混合物作防汙處理劑在顏色穩定上比酚類和碸類化合物有優勢。
本發明的一個目的是開發一種對纖維，尤其是尼龍纖維有效的和耐久的防汙處理劑。
本發明另一個目的是提供一種針對現行制毯工藝生產的尼龍地毯的改進的防汙材料。
本發明提供了一種尼龍地毯的防汙劑，以及一種用防汙劑處理尼龍地毯的改進方法。其中防汙劑包含約1%-20%(重量)的丙烯酸和約80%-99%(重量)的甲基丙烯酸的水溶性共聚物。約5%-15%(重量)的丙烯酸和約85%-95%(重量)甲基丙烯酸的共聚物則更好，其平均分子量(MW)經水凝膠滲透色譜(GPC)測定，約在80，000和350，000之間，在100，000和250，000之間則更好，在130，000-200，000之間則最好。在本發明實施中起作用的共聚物平均分子量的上限是由水溶性、粘度和生產工藝要求決定的。
本發明還提供一種浸漬有防汙劑的纖維，本發明的防汙劑可以任意地與輔助劑混合，如表面活性劑、酚醛清漆樹脂、紫外線吸收劑、有機或無機酸、抗氧劑、乙氧基化或磺化脂肪酸，聚合物塗料或它們的混合物。
本發明的防汙劑用於處理纖維材料，如由尼龍和或醯胺纖維製成的纖維，尤其是地毯，使它們能防汙染。本發明所用的纖維最好由己內醯胺聚合物尼龍6或己二酸和己二胺縮聚產物尼龍66組成，它們在地毯製造中已被熟知，如在美國專利4，501，591和4，780499中已有公開，上述文獻在此供作參考。其它有用的尼龍纖維包括那些由11-氨基十一酸的聚合物尼龍11、癸二酸和己二胺的縮聚產物尼龍610以及尼龍6和尼龍66共聚物構成的纖維。所有這些已在上述的美國專利4，501，591中公開而被熟知。
本發明纖維最好浸在含有防汙劑的酸性水浴中處理，水浴pH值約在1.5-5.5之間，在約2.1-4.0之間較好、在約2.5-3.5之間最好，水浴溫度維持在38℃和100℃之間較好維持在80℃和100℃更好。為達到最佳防汙效果，浸泡時間在1-20分鐘內變化，較好在5-15分鐘之間，最好在7-12分鐘之間變化。水浴中的防汙劑的用量在待處理尼龍纖維重量的0.8-10%之間變化，較好在1.0%-4.0%1之間，最好在約1.2%-3.0%之間變化。維持水浴的酸度和加熱溫度以保證尼龍纖維的最佳吸收。用於維持合適的pH的酸包括有機和無機酸，如乙酸、氨基磺酸、檸檬酸、硝酸、甲酸和磷酸。加入足夠量的上述的酸將其pH維持在優選的範圍內。最好往水浴中加入0.8%-1.5%(尼龍纖維重量)的表面活性劑以助於潤溼尼龍纖維。有用的表面活性劑包括非離子和陰離子表面活性劑，如磺基琥珀酸鈉、磺基琥珀酸二辛酯和二壬酯、壬基苯酚乙氧化物、直鏈烷基磺酸酯和十二烷基苯磺酸，以待處理尼龍纖維重量的約1%-3%的量加到水浴中的其它可取的添加劑包括陰離子-酸性染料勻平劑和酚醛清漆樹脂，例如磺化萘酚/苯酚甲醛縮合物和二羥基二苯碸;紫外線吸收劑，例如二苯甲酮類，如2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸、2，2′-二羥基-4，4′二甲氧基二苯甲酮-5，5′-二磺酸鈉、2，2′，4，4′-四羥基二苯甲酮、2，4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮和2，2′-二羥基-4，4′-二甲氧基二苯甲酮和2，2′-二羥基4，4′-二甲氧基二苯甲酮;抗氧劑，如硫氰化鈉;乙氧基化或磺化脂肪酸，如椰子油松漿油、蓖麻油、大豆油和花生油;以及聚合物塗料化合物，如聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、丙烯酸類、苯乙烯類和含氟化合物，如三氟乙烷。
典型的地毯處理方法最好包括首先將地毯染至所需的顏色，然後在含有防汙劑的浴液中進行飽和。但是，染色也可在防汙處理之後或同時進行。依照本發明在處理地毯時可以採用有市售的染色設備，如可以Oting公司或Kuster公司得到的設備。這些設備以及它們的操作都已被熟知，如在前述的美國專利4，501，591公開。
敘述一種優選的處理地毯的工藝系統。首先將地毯潤溼，例如用含有0.2%(重量)Triton GR-5M(Rohm Haas)和0.1%TEA(三乙醇胺)的溶液。經過壓料輥，將地毯進行噴染、過蒸汽和水洗。下一步是在約180°F/4秒條件下採用Kuster設備進行防汙處理。然後將地毯在如205°F/120秒的條件下過蒸汽和水洗。最後，地毯再經過氟碳物噴塗處理。
依照本發明處理地毯時，用足夠量的防汙劑浸漬纖維使其具有防汙性能。浸入纖維的防汙劑的量為尼龍纖維重量的約0.2%-10.0%，較好為0.2%-1.0%，最好為0.3%-0.75%。
依照本發明處理的纖維對許多種材料如食物和飲料顯示出防汙能力。許多這類材料中含有染料，如Food、Drug and Cosmeti c(FD C)Red Dye 40(食物、藥品和化妝品紅色染料40)，當這些物品偶然灑在地毯上時，其中的染料就會和地毯接觸。然而，依照本發明處理過的地毯纖維經簡單的水洗或用溫和的陰離子地毯洗滌液洗滌即可容易的將這些染料去除。洗滌水溫維持在約15-65℃比較好，在26-38℃更好。
為更清楚地描述本發明，提供如下非限制性例子，在例子中，除非另行指明，所有的份數和百分比都以重量計。例子中，MW表示由水相GPC測定的重均分子量，Mn表示數均分子量，MW/Mn表示分子量分布。
實施例1按如下方法製備本發明的防汙劑將2000克去離子(DI)水和9克0.2%硫酸鐵加入到5升四口燒瓶中，瓶上裝有攪拌器、冷凝器和氮氣入口。在氮氣保護下加熱溶液至70℃。
將12.3g SMBS(偏亞硫酸鈉)溶於22.88g去離子水配成溶液。取17.5克(50%重量)的該溶液加至燒瓶中(1%SMBS，基於單體總量)。在1.5小時內，分別逐漸往燒瓶中加入如下物料70克AA(丙烯酸)，530克MAA(甲基丙烯酸)、溶於72克去離子水中的0.9克過硫酸鈉和剩餘的SMBS溶液(1%SMBS，基於單體總量)，燒瓶內物料溫度一直維持在70℃。加完所有物料後再延續聚合反應15分鐘。期間加入18克30%的H O。15分鐘後，加入1379克去離子水。然後讓燒瓶冷至室溫。如此形成的共聚物(樣品1)的MW為197，000，Mn為29，700和MW/Mn為6.61。
共聚物樣品的MW在重複上述操作隨SMBS的量和初始加料比(加入燒瓶中的)以及用作輔助物料(剩餘液)的量改變而改變。採用0.5%的SMBS(基於單體總量)(起始在燒瓶中的)和1.5%(基於單體總量)用作輔助物料的SMBS可以得到MW＝201，000、Mn＝27，000和MW/Mn＝7.38的共聚物(樣品2)。採用0.6%(基於單體總量)的初始SMBS和1.22%的輔料SMBS，所得的共聚物(樣品3)的MW＝217，000、Mn＝29，000和MW/Mn＝7.48;採用0.75%(基於單體總量)初始SMBS和2.25%(基於單體總量)輔料SMBS得到的共聚物(樣品4)的MW＝94，800、Mn＝24，000和MW/Mn＝3.95;採用0.33%(基於單體總量)初始SMBS和0.33%(基於單體總量)輔料SMBS得到的共聚物(樣品5)的MW＝231，800、Mn＝47，100和MW/Mn＝4.9的共聚物。
實施例2本發明的防汙劑也可按如下方法製備向5升四口燒瓶中加入3000克去離子水，在氮氣保護下加熱至85℃。再加入溶於320克去離子水中的9克過硫酸鈉(1.5%(重量)基於單體總量。兩分鐘後，歷時1小時向燒瓶中加入60克AA和540克MAA的混合物，並維持溫度在85℃，然後再加入1035克去離子水，冷卻燒瓶至室溫。所得的共聚物(樣品6)的MW為84，000，Mn為26，300，MW/Mn為3.1。通過改變過硫酸鈉的用量，用該方法還製備了其他共聚物∶以總單體為基準，用1%的過硫酸鈉，所得共聚物(樣品7)具有MW＝124，000，Mn＝38，400和MW/Mn＝3.22。
實施例3如在實施例1中那樣，採用了單體和催化劑的輔助物料。
向加熱的反應燒瓶中初始加入溶於30克去離子水中的1.5克過硫酸鈉催化劑溶液(0.25%基於單體總量)。
輔助物料是溶於100克去離子水中的4.5克Na2S2O8和60克AA以及1540克MAA。在一小時內分別加入各輔料。溫度在93℃維持30分鐘，然後加入9克0.15%的硫酸鐵溶液和溶於5克去離子水中的0.8克叔丁基過氧化氫。再加入溶於25克去離子水中的1.2克異抗壞血酸(IA)。10分鐘後，加入等量的IA/DI水。接下來加入1035克去離子水並將反應瓶冷至室溫。所得的共聚物(樣品8)具有MW＝86，400。
除輔助物料加料時間和過硫酸鈉初始和輔料百分比(基於單體總量)外，在相同的條件下重複上述過程樣品9初始加入燒瓶的過硫酸鈉為0.167%(基於總單體量)輔料為0.503%，所得共聚物分子量MW＝127，000。
樣品10按在樣品9中使用過硫酸鈉，輔助加料時間以1小時增至1.25小時，得到了一種MW＝128，000的共聚物。
樣品11按在樣品10中使用過硫酸鈉，但輔助加料時間以1小時減至0.75小時，所得共聚物的MW＝135，000。
樣品12燒瓶中初始的過硫酸鈉為0.125%，輔料過硫酸鈉為0.375%，產生的共聚物具有MW＝157，000。
實施例4對依照本發明處理的地毯的耐久性和防汙能力進行了測試，並與未處理的、未汙染的對照品以及汙染的和未處理的對照品比較。待測試的地毯樣品由未染色的熱變定尼龍6纖維製成。
準備一個處理浴槽內含1201份去離子水，1.25份作為表面活性劑的磺基琥珀酸鈉(可從Rohm and Haas公司得到，商標為Tri ton GR-5M)，2.5份乙酸和45份本發明防汙劑的1%水溶液。為處理地毯樣品，加熱水浴至沸，放入樣品沸煮約10分鐘。然後將樣品離心脫水，在約116℃乾燥8-10分鐘。
已處理的樣品用洗滌劑洗滌來驗證防汙處理的耐久性。操作是在約82℃，將樣品浸入含有乙二胺四乙酸四鈉鹽(可以從Blue Luster Home Care Products公司得到，商標Rinse′n Vac)的2.11%地毯洗滌水溶液中約15秒鐘，然後用冷水洗滌樣品，離心甩幹後在約100℃下乾燥約30分鐘。
將已處理的和對照樣品浸入含食物產品的10%的水溶液進行著色，溶液中含有檸檬酸和約0.1%的食物，藥品和化狀品鹼性紅＃40染料(Cherry Kool-AidTM)，著色時間約5分鐘，溫度約41℃。樣品經冷水洗後，離心甩幹，再在82℃乾燥。
使用54-M型白度測試儀(Technidyne公司)測定樣品的白度(在1-50範圍內)來評價樣品的著色程度。在白度測定中，每個地毯樣品的線紋都向同一方向放置。每個樣品(2″×2″)測量五次白度。
用按照實施例1製備的防汙劑處理的樣品的測試結果如下表1所示。
表1白度(標準偏差)樣品 未著色 著色 洗滌並著色1 36.1(2.1) 12.1(2.3)2 44.7(5.3) 14.5(0.7)3 41.4(4.6) 16.4(1.2)4 42.8(1.2) 16.3(2.6)5 40.4(3.5) 17.3(2.7)對照A＊ 48.8(2.9)對照B＊ 1.6(0.6)＊對照A和B均未經處理。
實施例5使用按實施例2和3製備的防汙劑重複實施例4的操作，結果如表2所示。
表2白度樣品 未著色 著色 洗滌並著色6 36.4 18.17 36.0 17.18 23.22 7.729 23.24 12.0110 32.73 12.6311 30.97 13.9012 31.47 13.33對照C＊ 48.8對照D＊ 1.6＊對照C和D均未經處理。
實施例4和5給出的表結果表明，按照本發明處理的地毯具有極好的防汙能力和防汙耐久性。
實施例6使用按照例3製備的具有重均分子量135，000的防汙劑，除採用商品酸性洗滌劑代替最後樣品中的「Rinse′N Vac」(鹼性洗滌劑)外，重複例4的操作。該酸性洗滌劑的配製是35%丙烯酸丁酯/15%的苯乙烯/50%的甲基丙烯酸，用氨中和並用鋅催化。結果列於如下表3。
表3樣品 白度已處理的對照樣品(未洗滌/著色) 46.4鹼性洗滌劑(著色) 16.2酸性洗滌劑(著色) 33.5本實施例通過比較未經洗滌劑洗滌的對照樣品和用標準鹼性和酸性洗滌劑洗滌的樣品，結果證明了本發明處理的地毯的耐久性。
權利要求
1.在用防汙劑處理纖維方法中的改進，其中防汙劑含有約1-20%(重量)的丙烯酸和約80-99%(重量)的甲基丙烯酸的共聚物，其重均分子量大於80，000，和350，000之間。
2.按權利要求1所述的方法，其中共聚物重均分子量約在100，000和250，000之間。
3.按權利要求1所述的方法，其中共聚物重均分子量約在130，000和200，000之間。
4.按權利要求1所述的方法，其中纖維是尼龍6或尼龍66纖維。
5.按權利要求1所述的方法，其中纖維是地毯形狀。
6.按權利要求1所述的方法，其中共聚物是約5%-15%(重體)丙烯酸和約85%-95%(重量)的甲基丙烯酸的共聚物。
7.按權利要求1所述的方法，其中，所說防汙劑是以纖維重量的0.8%和10.0%之間的量應用的。
8.按權利要求1所述的方法，其中纖維是尼龍或醯胺纖維。
9.一種含有被防汙劑浸漬過的纖維的纖維材料，防汙劑含有約1%-20%(重量)的丙烯酸和約80%-99%(重量)的甲基丙烯酸的共聚物，其重均分子量在約80，000和350，000之間。
10.按權利要求9所述的纖維材料，其中共聚物重均分子量在約100，000-250，000之間。
11.按權利要求9所述的纖維材料，其中共聚物重均分子量在約130，000-200，000之間。
12.按權利要求9所述的纖維材料，其中纖維是尼龍或醯胺纖維。
13.按權利要求9所述的纖維材料，其中纖維是尼龍6或尼龍66纖維。
14.按權利要求13所述的纖維材料，其中纖維是地毯形式。
15.按權利要求9所述的纖維材料，其中纖維是地毯形式。
16.按權利要求9所述的纖維材料，其中共聚物是約5%-15%(重量)的丙烯酸和約85%-95%(重量)的甲基丙烯酸的共聚物。
17.一種纖維防汙劑，它含有約1%-20%(重量)的丙烯酸和約80%-99%(重量)的甲基丙烯酸的共聚物，其重均分子量在約80，000和350，000之間。
18.按權利要求17所述的防汙劑，其中共聚物重均分子量在約100，000-250，000之間。
19.按權利要求17所述的防汙劑，其中共聚物重均分子量在約130，000和200，000之間。
20.按權利要求17所述的防汙劑，其中共聚物是約5%-15%(重量)的丙烯酸和約85%-95%(重量)的甲基丙烯酸的共聚物。
全文摘要
敘述了一種用耐久的防汙劑處理纖維的方法。該防汙劑含有約1-20％(重量)的丙烯酸和約80-90％(重量)的甲基丙烯酸的共聚物，其重均分子量大於80,000，較好大於100,000，最好在130,000以上。還敘述了一種浸有這種防汙劑的纖維。防汙劑可用在處理尼龍6和尼龍66纖維製成的地毯上，並能經得起地毯洗滌劑洗淨。
文檔編號D06M101/16GK1050417SQ90107728
公開日1991年4月3日 申請日期1990年9月15日 優先權日1989年9月15日
發明者羅伯特·米歇爾·布來克什, 哈爾·克米伊·莫裡斯 申請人:羅姆和哈斯公司