專利名稱：尼龍地毯的高分子量丙烯酸類防污處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理地毯的改進(jìn)的防污組合物。具體地講，本發(fā)明涉及相對(duì)耐用和抗洗滌劑洗滌的高分子量丙烯酸類材料。本發(fā)明尤其涉及尼龍或酰胺纖維地毯的防污處理。
尼龍制毯在地毯工業(yè)占有很大的百分比。尼龍66纖維和尼龍6纖維可用于地毯。尼龍66比尼龍6具有較高的結(jié)晶度，因此，在其染色時(shí)限制了其色度的加深，同時(shí)也有利地限制了它的污染。相反地，尼龍6的優(yōu)點(diǎn)是可以得到較深的色度，但是不足的是已知的防污處理對(duì)這類纖維都不夠有效。
已知的含尼龍纖維地毯的防污處理劑包括磺化萘酚/苯酚和甲醛縮合物以及二羥基二苯砜。然而，在處理尼龍6纖維時(shí)，需要相當(dāng)大用量的已知防污材料。這使纖維的手感較硬，同時(shí)盡管增加了用量，在地毯洗滌時(shí)這些防污材料還是易于脫掉。
此外，用作清潔染料的已知的萘酚/苯酚縮合物和砜類化合物都具有明顯的缺點(diǎn)。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(dāng)這些已知的材料暴露于紫外光時(shí)會(huì)顯著地變黃，并且其生態(tài)安全性不可靠。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，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污處理劑在顏色穩(wěn)定上比酚類和砜類化合物有優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是開發(fā)一種對(duì)纖維，尤其是尼龍纖維有效的和耐久的防污處理劑。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種針對(duì)現(xiàn)行制毯工藝生產(chǎn)的尼龍地毯的改進(jìn)的防污材料。
本發(fā)明提供了一種尼龍地毯的防污劑，以及一種用防污劑處理尼龍地毯的改進(jìn)方法。其中防污劑包含約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(jīng)水凝膠滲透色譜(GPC)測(cè)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(fā)明實(shí)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(chǎn)工藝要求決定的。
本發(fā)明還提供一種浸漬有防污劑的纖維，本發(fā)明的防污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(jī)或無機(jī)酸、抗氧劑、乙氧基化或磺化脂肪酸，聚合物涂料或它們的混合物。
本發(fā)明的防污劑用于處理纖維材料，如由尼龍和或酰胺纖維制成的纖維，尤其是地毯，使它們能防污染。本發(fā)明所用的纖維最好由己內(nèi)酰胺聚合物尼龍6或己二酸和己二胺縮聚產(chǎn)物尼龍66組成，它們?cè)诘靥褐圃熘幸驯皇熘?，如在美國專?，501，591和4，780499中已有公開，上述文獻(xiàn)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(chǎn)物尼龍610以及尼龍6和尼龍66共聚物構(gòu)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(fā)明纖維最好浸在含有防污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(dá)到最佳防污效果，浸泡時(shí)間在1-20分鐘內(nèi)變化，較好在5-15分鐘之間，最好在7-12分鐘之間變化。水浴中的防污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。用于維持合適的pH的酸包括有機(jī)和無機(jī)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(yōu)選的范圍內(nèi)。最好往水浴中加入0.8%-1.5%(尼龍纖維重量)的表面活性劑以助于潤(rùn)濕尼龍纖維。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砜;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;以及聚合物涂料化合物，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，然后在含有防污劑的浴液中進(jìn)行飽和。但是，染色也可在防污處理之后或同時(shí)進(jìn)行。依照本發(fā)明在處理地毯時(shí)可以采用有市售的染色設(shè)備，如可以O(shè)ting公司或Kuster公司得到的設(shè)備。這些設(shè)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(yōu)選的處理地毯的工藝系統(tǒng)。首先將地毯潤(rùn)濕，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(jīng)過壓料輥，將地毯進(jìn)行噴染、過蒸汽和水洗。下一步是在約180°F/4秒條件下采用Kuster設(shè)備進(jìn)行防污處理。然后將地毯在如205°F/120秒的條件下過蒸汽和水洗。最后，地毯再經(jīng)過氟碳物噴涂處理。
依照本發(fā)明處理地毯時(shí)，用足夠量的防污劑浸漬纖維使其具有防污性能。浸入纖維的防污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(fā)明處理的纖維對(duì)許多種材料如食物和飲料顯示出防污能力。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(dāng)這些物品偶然灑在地毯上時(shí)，其中的染料就會(huì)和地毯接觸。然而，依照本發(fā)明處理過的地毯纖維經(jīng)簡(jiǎn)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(fā)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(shù)和百分比都以重量計(jì)。例子中，MW表示由水相GPC測(cè)定的重均分子量，Mn表示數(shù)均分子量，MW/Mn表示分子量分布。
實(shí)施例1按如下方法制備本發(fā)明的防污劑將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?dú)馊肟?。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱溶液至70℃。
將12.3g SMBS(偏亞硫酸鈉)溶于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，基于單體總量)。在1.5小時(shí)內(nèi)，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)、溶于72克去離子水中的0.9克過硫酸鈉和剩余的SMBS溶液(1%SMBS，基于單體總量)，燒瓶?jī)?nèi)物料溫度一直維持在70℃。加完所有物料后再延續(xù)聚合反應(yīng)15分鐘。期間加入18克30%的H O。15分鐘后，加入1379克去離子水。然后讓燒瓶冷至室溫。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在重復(fù)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(剩余液)的量改變而改變。采用0.5%的SMBS(基于單體總量)(起始在燒瓶中的)和1.5%(基于單體總量)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)。采用0.6%(基于單體總量)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;采用0.75%(基于單體總量)初始SMBS和2.25%(基于單體總量)輔料SMBS得到的共聚物(樣品4)的MW＝94，800、Mn＝24，000和MW/Mn＝3.95;采用0.33%(基于單體總量)初始SMBS和0.33%(基于單體總量)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(shí)施例2本發(fā)明的防污劑也可按如下方法制備向5升四口燒瓶中加入3000克去離子水，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱至85℃。再加入溶于320克去離子水中的9克過硫酸鈉(1.5%(重量)基于單體總量。兩分鐘后，歷時(shí)1小時(shí)向燒瓶中加入60克AA和540克MAA的混合物，并維持溫度在85℃，然后再加入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，用該方法還制備了其他共聚物∶以總單體為基準(zhǔn)，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(shí)施例3如在實(shí)施例1中那樣，采用了單體和催化劑的輔助物料。
向加熱的反應(yīng)燒瓶中初始加入溶于30克去離子水中的1.5克過硫酸鈉催化劑溶液(0.25%基于單體總量)。
輔助物料是溶于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(shí)內(nèi)分別加入各輔料。溫度在93℃維持30分鐘，然后加入9克0.15%的硫酸鐵溶液和溶于5克去離子水中的0.8克叔丁基過氧化氫。再加入溶于25克去離子水中的1.2克異抗壞血酸(IA)。10分鐘后，加入等量的IA/DI水。接下來加入1035克去離子水并將反應(yīng)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(shí)間和過硫酸鈉初始和輔料百分比(基于單體總量)外，在相同的條件下重復(fù)上述過程樣品9初始加入燒瓶的過硫酸鈉為0.167%(基于總單體量)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(shí)間以1小時(shí)增至1.25小時(shí)，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(shí)間以1小時(shí)減至0.75小時(shí)，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(chǎn)生的共聚物具有MW＝157，000。
實(shí)施例4對(duì)依照本發(fā)明處理的地毯的耐久性和防污能力進(jìn)行了測(cè)試，并與未處理的、未污染的對(duì)照品以及污染的和未處理的對(duì)照品比較。待測(cè)試的地毯樣品由未染色的熱變定尼龍6纖維制成。
準(zhǔn)備一個(gè)處理浴槽內(nèi)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(biāo)為Tri ton GR-5M)，2.5份乙酸和45份本發(fā)明防污劑的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。然后將樣品離心脫水，在約116℃干燥8-10分鐘。
已處理的樣品用洗滌劑洗滌來驗(yàn)證防污處理的耐久性。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(biāo)Rinse′n Vac)的2.11%地毯洗滌水溶液中約15秒鐘，然后用冷水洗滌樣品，離心甩干后在約100℃下干燥約30分鐘。
將已處理的和對(duì)照樣品浸入含食物產(chǎn)品的10%的水溶液進(jìn)行著色，溶液中含有檸檬酸和約0.1%的食物，藥品和化狀品堿性紅＃40染料(Cherry Kool-AidTM)，著色時(shí)間約5分鐘，溫度約41℃。樣品經(jīng)冷水洗后，離心甩干，再在82℃干燥。
使用54-M型白度測(cè)試儀(Technidyne公司)測(cè)定樣品的白度(在1-50范圍內(nèi))來評(píng)價(jià)樣品的著色程度。在白度測(cè)定中，每個(gè)地毯樣品的線紋都向同一方向放置。每個(gè)樣品(2″×2″)測(cè)量五次白度。
用按照實(shí)施例1制備的防污劑處理的樣品的測(cè)試結(jié)果如下表1所示。
表1白度(標(biāo)準(zhǔn)偏差)樣品 未著色 著色 洗滌并著色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(duì)照A＊ 48.8(2.9)對(duì)照B＊ 1.6(0.6)＊對(duì)照A和B均未經(jīng)處理。
實(shí)施例5使用按實(shí)施例2和3制備的防污劑重復(fù)實(shí)施例4的操作，結(jié)果如表2所示。
表2白度樣品 未著色 著色 洗滌并著色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(duì)照C＊ 48.8對(duì)照D＊ 1.6＊對(duì)照C和D均未經(jīng)處理。
實(shí)施例4和5給出的表結(jié)果表明，按照本發(fā)明處理的地毯具有極好的防污能力和防污耐久性。
實(shí)施例6使用按照例3制備的具有重均分子量135，000的防污劑，除采用商品酸性洗滌劑代替最后樣品中的“Rinse′N Vac”(堿性洗滌劑)外，重復(fù)例4的操作。該酸性洗滌劑的配制是35%丙烯酸丁酯/15%的苯乙烯/50%的甲基丙烯酸，用氨中和并用鋅催化。結(jié)果列于如下表3。
表3樣品 白度已處理的對(duì)照樣品(未洗滌/著色) 46.4堿性洗滌劑(著色) 16.2酸性洗滌劑(著色) 33.5本實(shí)施例通過比較未經(jīng)洗滌劑洗滌的對(duì)照樣品和用標(biāo)準(zhǔn)堿性和酸性洗滌劑洗滌的樣品，結(jié)果證明了本發(fā)明處理的地毯的耐久性。
權(quán)利要求
1.在用防污劑處理纖維方法中的改進(jìn)，其中防污劑含有約1-20%(重量)的丙烯酸和約80-99%(重量)的甲基丙烯酸的共聚物，其重均分子量大于80，000，和350，000之間。
2.按權(quán)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(quán)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(quán)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(quán)利要求1所述的方法，其中纖維是地毯形狀。
6.按權(quán)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(quán)利要求1所述的方法，其中，所說防污劑是以纖維重量的0.8%和10.0%之間的量應(yīng)用的。
8.按權(quán)利要求1所述的方法，其中纖維是尼龍或酰胺纖維。
9.一種含有被防污劑浸漬過的纖維的纖維材料，防污劑含有約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(quán)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(quán)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(quán)利要求9所述的纖維材料，其中纖維是尼龍或酰胺纖維。
13.按權(quán)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(quán)利要求13所述的纖維材料，其中纖維是地毯形式。
15.按權(quán)利要求9所述的纖維材料，其中纖維是地毯形式。
16.按權(quán)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。
17.一種纖維防污劑，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(quán)利要求17所述的防污劑，其中共聚物重均分子量在約100，000-250，000之間。
19.按權(quán)利要求17所述的防污劑，其中共聚物重均分子量在約130，000和200，000之間。
20.按權(quán)利要求17所述的防污劑，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污劑處理纖維的方法。該防污劑含有約1-20％(重量)的丙烯酸和約80-90％(重量)的甲基丙烯酸的共聚物，其重均分子量大于80,000，較好大于100,000，最好在130,000以上。還敘述了一種浸有這種防污劑的纖維。防污劑可用在處理尼龍6和尼龍66纖維制成的地毯上，并能經(jīng)得起地毯洗滌劑洗凈。
文檔編號(hào)D06M101/16GK1050417SQ90107728
公開日1991年4月3日 申請(qǐng)日期1990年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月15日
發(fā)明者羅伯特·米歇爾·布來克什, 哈爾·克米伊·莫里斯 申請(qǐng)人:羅姆和哈斯公司