Evaluation of the Sorption Phenomena Mechanism of Polyacrylonitrile Fibres for Selected Dyes in the Aspect of Structural Changes Resulting from Thermal Stabilisation Processes

• Autorzy: Marczak Ewa , Marczak Piotr , Sztajnowski Sławomir , Lipp-Symonowicz Barbara

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.5863

Warianty tytułu

PL

Ocena mechanizmu zjawiska sorpcji wybranych barwników przez włókna poliakrylonitrylowe w aspekcie zmian ich struktury wynikających z procesu stabilizacji termicznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the research was to analyse the influence of the initial heat treatment of polyacrylonitrile fibres on their sorption properties in relation to selected basic and disperse dyes, in order to select the dyeing variants most beneficial from the point of view of increasing the sorption capacity of commonly used dyes and improving the dyeing process. Research was carried out on a fibre produced on an industrial scale, using dyes of basic application importance, which differ in the diffusion properties of the molecules and the mechanism of binding with the fibre material. Thermal treatment of the fibre was carried out in various media (air, water, steam), with various variants of the temperature and its duration, i.e. under the conditions commonly used in fibre preprocessing processes and their "improvement". During the research, several different measurement methods were used to assess changes in the molecular and supramolecular structure of the fibre material: the infrared absorption spectroscopy method, the critical fibre dissolution measurement method, the densitometric method, and the interferential polarisation microscopy method. Fibre sorption changes resulting from the modification of the structure of the fibre under the influence of thermal treatment were analysed from the point of view of improving the efficiency of dye use and shortening the dyeing time based on commonly accepted values of the sorption index C_b and kinetic sorption index: t_0.5 for basic dyes and t_0.7 for disperse dyes.

PL

Celem badań było określenie wpływu wstępnej obróbki cieplnej badanych włókien poliakrylonitrylowych na ich właściwości sorpcyjne w stosunku do wybranych barwników zasadowych i zawiesinowych. Badania prowadzono na włóknach produkowanych w skali przemysłowej, używając barwników o dużym znaczeniu aplikacyjnych, różniących się właściwościami dyfuzyjnymi cząsteczek oraz mechanizmem wiązania z tworzywem włókna. Obróbkę termiczną prowadzono w różnych mediach (powietrze, woda, para wodna), w różnych wariantach temperatury i czasu jej trwania. W badaniach zastosowano metody pomiarowe, pozwalające oceniać zmiany parametrów budowy cząsteczkowej i nadcząsteczkowej tworzywa włókien: metodę spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni, metodę pomiaru krytycznego czasu rozpuszczania włókien, metodę densytometryczną oraz metodę mikroskopii interferencyjno-polaryzacyjnej. Zmiany zdolności sorpcyjnej włókien analizowano z punktu widzenia poprawy efektywności wykorzystania barwników i skrócenia czasu barwienia w oparciu o wartości wskaźnika sorpcji C_b oraz kinetycznych wskaźników sorpcji: t_0,5 dla barwnika zasadowego i t_0,7 dla barwników zawiesinowych.

Słowa kluczowe

EN

polyacrylonitrile fibre; molecular structure; supramolecular structure; FTIR; CDT; PMI; heat treatment; sorption; basic dyes; disperse dyes

PL

włókno poliakrylonitrylowe; struktura molekularna; struktura supramolekularna; FTIR; CDT; PIM; obróbka cieplna; sorpcja; barwniki zasadowe; barwniki zawiesinowe

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 28, no. 1 (139)
• Strony: 93--99
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Marczak Ewa

• Lodz University of Technology, Institute of Material Science of Textiles and Polymer Composites, Zeromskiego 116, 90-924 Lodz, Poland

autor

Marczak Piotr

• Lodz University of Technology, Institute of Material Science of Textiles and Polymer Composites, Zeromskiego 116, 90-924 Lodz, Poland

autor

Sztajnowski Sławomir

• Lodz University of Technology, Institute of Material Science of Textiles and Polymer Composites, Zeromskiego 116, 90-924 Lodz, Poland

autor

Lipp-Symonowicz Barbara

• Lodz University of Technology, Institute of Material Science of Textiles and Polymer Composites, Zeromskiego 116, 90-924 Lodz, Poland

Bibliografia

• 1. Houtz RC. Textile Res. Jour. 1950, 20, 786.
• 2. Grassie N., Hay N.J., Mc Neill J.C. J. Polymer. Sci. 1958, 31, 205.
• 3. Schurz J. J. Polymer Sci. 1958, 28, 438.
• 4. Fester W. Textil – Rundsch. 1965, 20, 1.
• 5. Koszeliew IW, Sokołowskij WН. Fibre Chem 1993, 5, 8-11.
• 6. Fimcer E, Fros W. Fibre Chem 1992, 2, 14-17.
• 7. Kakida H, Tashiro K. Polymer J. 1998, 30, 474.
• 8. Warszawskij WJ. Wysokomol. Sojed. 1983, 25(4), 823-830.
• 9. Adamski Z. Zeszyty Naukowe PŁ nr 164, Włókiennictwo, 1973, z. 25.
• 10. Sawczenko G, Bondarenko WМ, Azarowa МТ. Fibre Chem 1994; 6, 21.
• 11. Azarowa МТ, Bondarenko WМ, Sawczenko G. Fibre Chem. 1995; 1, 10.
• 12. Kalasznik АТ, Zlatoustowa LА, et al. Fibre Chem. 1999; 31, 425-432.
• 13. Warszawskij WJ. Fibre Chem. 1994; 1, 18-23.
• 14. Kakida H, Tashiro K. Polymer J. 1998; 30, 463.
• 15. Boguń M, Mikołajczyk T, Szparaga G, Kurzak A, Wójcik M. Comparative Analysis of the Influence of the Kind and Amount of Two Ferromagnetic Nanoadditives on the Structural Properties of Precursor Polyacrylonitrile Fibres. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2008; 16, 5(70): 48-53.
• 16. Marczak E, Marczak P, Sztajnowski S, Lipp-Symonowicz B. Autex Research Journal DOI: 10.1515/aut-2018-0044.
• 17. Szparaga G, Mikołajczyk T, Frączek -Szczypta A. PAN Precursor Fibres Containing Multi-Walled Carbon Nanotubes. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2013; 21, 6(102): 33-38.
• 18. Marczak E, Marczak P. Przegląd Włókienniczy+Technik Włókienniczy 2003; 3: 3-5.
• 19. Marczak P, Marczak E. Przegląd Włókienniczy-Włókno, Odzież, Skóra 2009; 4: 37-40.
• 20. Lipp-Symonowicz B, PAN Oddział w Łodzi, Komisja Włókiennictwa, Łódź 2003.
• 21. Bruce RL, Broadwood NV, King DG. Text. Res. J. 2000; 70, 525.
• 22. Boguń M, Mikołajczyk T. Influence of Coagulation Bath Temperature on the Porous Structure and Strength Properties of PAN Fibres Including Montmorillonite. FIBRES &TEXTILES in Eastern Europe 2006; 14, 3(57): 19-22.
• 23. Mikołajczyk T, Boguń M, Kowalczyk A. Effect of Fibre-spinning Conditions on The Properties of Nanosilica-containing Precursor PAN Fibres. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2005; 13, 3(51), 30-34.
• 24. Mikołajczyk T, Szparaga G. Influence of Fibre Formation Conditions on the Properties of Nanocomposite PAN Fibres Containing Nanosilver. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2009, 17, 4(75): 30-36.
• 25. Mastalerz P. Chemia organiczna; PWN 1986
• 26. Colour Index International
• 27. Lipp-Symonowicz B. Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej nr 329, Rozprawy naukowe nr 16, Łódź, 1979
• 28. Bieniek A, Lipp-Symonowicz B, Sztajnowski S. Polimery 2009; 840: 11-12.
• 29. Bell R J. Introductory Fourier Transform Infrared Spectroscopy 1972 N. York London, Academic Press,
• 30. Hirschfeld T. Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Vol. 2 N. York, Ferraro – Basile, Academic Press, 1979
• 31. Dechant J. Ultrarotspektroskopische Untersuchungen an Polymeren, Akademie-Verlag Berlin, 1972
• 32. Witenhafer D E, Koenig JL. J Macromol. Sci B 1968; 2, 247
• 33. Ueberreiter K. Diffusion in polymers. New York, NY: Academic Press, 1968.
• 34. Lindenmeyer PH, Hosemann R J. J. Appl. Phys. 1963; 34, 42.
• 35. Urbańczyk G W. Fizyka Włókna, PŁ, Łódź 2002.
• 36. Pluta M. Mikroskopia optyczna, PWN, Warszawa 1982.
• 37. Dorau K, Pluta M. Przegląd Włókienniczy 1981; 2, 70.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).