Перечень сокращений

ПЭТ – полиэтилентерефталат

ПЭФ – полиэфир

ПАВ – поверхностно-активное вещество

КПАВ –катионное поверхностно активное вещество

АПАВ –анионное поверхностно активное вещество

НПАВ –неионогенное поверхностно активное вещество

ЧАС – четвертичные аммониевые соединения

ГЛБ – гидрофильно-липофильного баланса

ХТЭБА – хлорид триэтилбензиламмония

БТМЦА – бромид триметилцетиламмониия

ККМ – критическая концентрация мицелообразования

НМ – нетканые материалы

ПДК – предельно допустимая концентрация

Введение

В последнее время производство и потребление полиэфирных волокон получило очень широкое распространение. За счёт своих высоких физико-механических свойств, способности заменять другие виды волокон, наиболее низкой стоимостью по сравнению с аналогичными материалами, способности использовать в смеси с натуральным сырьём, полиэфирные волокна находят очень широкое использование в различных направлениях промышленности, особенно в текстильной.

Существуют различные способы крашения текстильных материалов из полиэфирных волокон, но самым эффективным является крашение дисперсным красителем использованием интенсифицирующих агентов. Выбранный способ имеет ряд преимуществ: простота технологического процесса и аппаратурного оформления, получение глубокого тона окрасок при температурах крашения не выше 100°С, возможность крашения любых смесей волокон из одной ванны. Было рассмотрено большое количество органических соединений ароматического и алифатического рядов рекомендовано в качестве интенсификаторов крашения. Эти соединения токсичны и имеют неприятный запах, в связи с этим внимание уделяется поиску низкотоксичных и экологически безопасных интенсификаторов процессов колорирования синтетических волокнистых материалов.

Целью данной работы является:

1. Разработка технологии крашения полиэфирных волокон дисперсными красителями при температуре 100 °С с использованием низкотоксиных, экологически безопасных соединений, содержащих в своей структуре положительно заряженный атом азота;

2. Исследование взаимодействия дисперсного красителя с четвертичными аммониевыми солями в водном растворе в оптимальных условиях крашения.

1 Литературный обзор

1.1 Полиэфирные волокна, их производство и потребление в мире

В последние годы, увеличился объем производства материалов из натуральных и химических волокон. Уже в 2010 г., по сравнению с 2009 г., его прирост на 8,6 % (или 6,4 млн. т.) и достигнув — 80,8 млн. т., что корреспондируется со среднемировым потреблением всех видов волокон на душу населения, равным 11,8 кг в год. 

Таким образом, в мире средний ежегодный прирост волокон в последнем десятилетии составляет 3,4 %, а рост населения в тот же период времени — 1,2 % в год, т. е. народы земного шара сегодня, живут в условиях сбалансированного обеспечения сырьем.

Таблица 1 – Мировое производство текстильных волокон в 2010 г.

Волокна	млн. тонн	2009/2010 гг. (±%)
Полиэфирная комплексная нить	23,6	+16
Полиэфирное штапельное волокно	13,7	+9
Полипропиленовая комплекстная нить	5	+6
Полипропиленовое штапельное волокно	1	+4
Полиамидная комплексная нить	3,8	+13
Полиамидное штапельное волокно	0,2	-14
Полиакрилонитрильное волокно	2
Другие синтетические волокна	0,8	+22
Целлюлозная комплексная нить	0,4	+5
Целлюлозное штапельное волокно	3,2	+15
Хлопок	24,5	+12
Шерсть	1,1	-3
Лен	0,5	+5
Шелк	0,2	+9
Всего, в т.ч.	80,1	+12
Химические волокна	53,8
Натуральные волокна	26,3
Синтетичесие волокна	50,2

Из приведенной таблицы (табл.1) видно, что лидирующие позиции, по всем показателям сохраняют полиэфирные (ПЭФ) волокна, в т. ч. прирост по штапельным составил 9 % (до 13,7 млн. т.) и комплексным нитям — 16 % (до 23,6 млн. т.). Суммарный выпуск ПЭФ волокон равен 37,3 млн. т. [1].

Практически во всех странах, включенных в (табл. 2), превалируют ПЭФ волокна по сравнению с другими известными типами синтетических волокон. Везде отмечен прирост их производства в 2010 г.

Таблица 2 – Мировое производство синтетических волокон (тыс.т) в 2010 г.

Регионы	Полиэфирные			Полипропиленовые			Полиамидные			Полиакрилонитрильные
	2009г.	2010г.	±%	2009г.	2010г.	±%	2009г.	2010г.	±%	2009г.	2010г.	±%
Западная Европа	460	516	+12	1351	1426	+6	333	346	+4	293	308	+5
Турция	266	344	+29	283	288	+2	32	47	+47	267	269	+1
Восточная Европа	242	355	+5	211	216	+2	130	154	+18	82	81	-1
США	907	1088	+20	919	997	+8	692	618	+4	-	-	-
Канада	-	-	-	65	78	+20	127	148	+17	-	-	-
Мексика	103	112	+9	78	90	+15	23	22	+4	46	52	+13
Южная Америка	253	276	+7	308	335	+9	84	91	+8	63	66	+5
Китай	21607	25133	+16	1019	1105	+8	1443	1658	+15	692	657	-5
Индия	2803	2944	+5	122	122	±0	87	97	+11	93	75	-19
Тайвань	1556	1680	+8	165	162	-2	358	398	+11	112	102	-9
Ю.Корея	1184	1354	+14	112	124	+11	135	139	+3	41	49	+20
Япония	309	347	+12	153	168	+10	76	95	+25	124	142	+15
Остальная Азия	2834	3013	+4	401	421	+5	129	141	+18	90	92	+2
Другое	233	235	+1	495	491	-1	68	71	+4	78	86	+10
Всего	32813	37296	+14	5679	5998	+6	3609	4024	+11	1980	1978	±0

По России, эти данные очень малы, по сравнению с выше перечисленными показателями других стран.

На фоне отмеченного благополучия с развитием ПЭФ волокон в мире ситуация с их производством в странах СНГ относительно хуже, а в России ее можно признать как катастрофическую. Сегодня Беларусь — единственный и самый крупный производитель ПЭФ волокон в странах бывшего СССР. С легкостью можно согласиться с высказыванием проф. Айзенштейн Э.М: «После развала Союза два действующих современных предприятия отрасли по ПЭФ — в Могилеве и Светлогорске — отошли к этой Республике, а в России остались три предприятия, и ни одно из них фактически не работало: вечная реконструкция в Курске, долгострой в Твери, переориентация на бутылки в Благовещенске. На сегодняшний день лишь «Тверской Полиэфир», в основном благодаря энтузиазму и профессионализму руководивших им в разное время В. А. Соколову и Е. В. Пресницкому, сумел выйти на проектные показатели и добиться в последние годы стабильно обнадеживающих результатов по выпуску ПЭФ пневмотекстурированных нитей.»[2]

Достижения Беларуси по увеличению производства химических волокон в 2010 г. (+18,9 % при коэффициенте загрузки мощностей 84,9 %) во многом связаны с высокими показателями роста выпуска ПЭФ волокон (на 24,4 %, до 127 тыс. т.), доля которых в балансе химических волокон Республики (250 тыс. т.) составляет более 50 %.

В России, собственного производства ПЭФ волокон практически нет — 0,35 кг/чел., что уступает среднемировому уровню (5,3 кг/чел.) в 15 раз. И речь идет о текстильном сырье, в настоящее время самом распространенном в мире и являющимся единственной альтернативой природным волокнам — хлопку и шерсти. 

Итоги 2010 г. очень плохие: выпуск сократился почти на 5 % (табл. 3), в т. ч. штапельного волокна — на 8,1 %, спанбонда — на 57,2 %. Только ОАО «Тверской полиэфир» и ОАО ПТФ «Завидовский текстиль» удалось вдвое увеличить производство ПЭФ текстильной нити. В целом ПЭФ волокна в 2010 г. составляли примерно 1/3 от производства химволокон в России, а по потреблению — более 50 %.

Таблица 3 – Производство полиэфирных волокон и нитей в России, 2010 г.

Производство, т.		Прирост% 2010/1009 гг.
2010 г.	2009 г.
Штапельное волокно и жгут
39220	42690	-8,1
Текстильная нить
7320	3660	+100,1
Кордная ткань, тыс. м²
1370	1030	+33
Cпанбонд
2010	4700	-57,2
Итого: все виды ПЭФ волокон и нитей
48550	51050	-4,9

Говоря о ПЭФ штапельном волокне, производимом в России, надо учитывать, что речь идет не о нормальном сырье, которое отвечает требованиям ГОСТ для текстильной промышленности и способно перерабатываться в смесках с хлопком, шерстью и льном, а также в чистом виде, а о волокне, получаемом при рециклинге отходов бутылок из вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТ) и пригодном, главным образом, для изготовления нетканых материалов (НМ), — здесь требования по равномерности, цвету, белизне и др. совершенно иные. Поэтому производство таких волокон из вторичного сырья в основном сосредоточено на текстильных предприятиях, выпускающих НМ, например, в Сыктывкаре, Н. Майне, Усть-Джегуте, Владимире, Гусь-Хрустальном, Судогде и др., — их, как правило, используют для внутренних нужд [3].

Инжиниринговая фирма «ЕРС» по заказу Ивановского государственного фонда поддержки малого бизнеса готовит эскизный проект (типа ТЭО) комплекса по производству и переработки ПЭТ, рассматривая данную работу как первый этап строительства завода по выпуску ПЭФ волокон .

Премьер-министр В. В. Путин 07.09.2011 г. своим Распоряжением №1561-р утвердил Паспорт регионального инвестиционного проекта «Создание завода по производству ПЭТ пищевого и текстильного назначения мощностью 486 тыс. тонн в год» [4].

ПЭФ волокон в России практически нет, из-за чего тысячи текстильных предприятий в стране простаивают или перебиваются дорогим импортным сырьем.

Точные сведения о потребности российских текстильщиков в ПЭФ волокнах пока отсутствуют, и этот факт нередко используется для спекулятивных прогнозов и рассуждений, искажения фактов в своих интересах. На самом деле есть три достоверных источника: 1) практический (ОАО «Ростекстиль»), 2) прогнозирующий (ФГУП ЦНИИЛКА ) и 3) расчетный (НИИТЭХИМ ). По все источникам можно сделать вывод, чтопроизводство химических волокон составляет — ок. 250 тыс. т/год. По данным, разбивка по ассортименту условно может выглядеть следующим образом: штапельное волокно, техническая и текстильная нити, (тыс. т/год) — 160, 30 и 50, соответственно. Вот такими или близкими  к этому должны строиться новые производства ПЭФ волокон [5-7].

По самым осторожным прогнозам (с учетом вероятного продолжения кризисных явлений в мировой экономике), изложенным НИИТЭХИМ в докладе Д. Н. Клепикова на научно-практической конференции «Роль химии в инвестиционном развитии России и стран СНГ» 25–26.10.2011 г., исходя из предполагаемого объема выпуска химических волокон в установленной пропорции следует ожидать в обозримом будущем на российском рынке поступления ПЭФ волокон собственного производства на уровне: в 2015 г. — 270 тыс. т, в 2020 г. — 335 тыс. т и в 2030 г. — 400 тыс. т. [7].

Надеемся, что выполнение задуманных проектов окажется в руках грамотных и ответственных специалистов и бизнесменов и возродится производство ПЭФ волокон текстильного назначения. И тогда, разработанные технологии отделки текстильных материалов из ПЭФ волокон с помощью интенсификатора будут внедрены в производство.