Исследование изменения свойств наноструктурированных текстильных материалов для спецодежды

УДК 677.017

И. Ф. Сайфутдинова, Д. Р. Шатаева, В. В. Хамматова

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ

ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СПЕЦОДЕЖДЫ*

Ключевые слова: текстильный материал, стойкость к агрессивным средам, неравновесная низкотемпературная плазма,

спецодежда.

В статье проведены исследования по изменению свойств текстильного материала после обработки неравновесной низкотемпературной плазмой.

Keywords: textile material, resistance to aggressive environments, the nonequilibrium low-temperature plasma, special clothing.

The paper conducted a study on changes in the properties of the textile material after processing nonequilibrium low-temperature plasma.

Введение

Спецодежда регулирует тепловое состояние организма, предохраняя его от перегревания и переохлаждения, способствует предупреждению простудных заболеваний, поэтому она должна быть воздухо- и паропроницаема, а также удовлетворять определенным эксплуатационным требованиям: быть удобной, достаточно прочной и эластичной, обладать защитными свойствами. Правильно подобранная для соответствующих условий спецодежда способствует предупреждению травм и профессиональных заболеваний. Улучшение эксплуатационных, потребительских,

технологических и защитных свойств изделий возможно за счет принципиального изменения технологии их производства и разработки новых материалов, либо придания материалам, используемых для этих изделий, специфических свойств [1]. Эффективным перспективным способом улучшения свойств текстильных материалов является обработка в неравновесной низкотемпературной плазме (ННТП).

Преимущество этого метода перед традиционными жидкофазными процессами заключается в сохранении химического состава полимера при модификации, экономия сырьевых и энергетических ресурсов и отсутствие вредного воздействия на обслуживающий персонал и биосферу.

Экспериментальная часть

Для обработки использовали ткань, применяемую для пошива одежды специального назначения - суровье арт. 18422 Премьер Комфорт 250 с пропиткой (состав 80% - хлопок + 20 % п/э).

Наноструктурирование образцов текстильных материалов осуществляли на опытно-промышленной плазменной установке [2].

Определяли физико-механические

характеристики:

- разрывную нагрузку и относительное разрывное удлинение по ГОСТ 29104.4-91;

- стойкость к истиранию ГОСТ 9913-90;

- жесткость при изгибе ГОСТ 10550-93;

- водоупорность ГОСТ Р 51553-99;

- стойкость к морской воде ГОСТ 9733.9-83.

Проведены испытания по исследованию влияния ННТП на стойкость к агрессивным средам согласно ГОСТ 12.4.220-2002 «ССБТ. Средства индивидуальной защиты. Метод определения стойкости материалов и швов к действию агрессивных сред».

Методом конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (ЛСМ) изучался характер поверхности контрольных и наноструктурированных образцов текстильных материалов на микроскопе OLS 4000 LEXT фирмы Olympus (Япония) [3].

Обсуждение материалов

Анализ табличных данных (табл.1) показывает, что обработка образцов материалов в режиме Рк=18-20 Па, Wр=4,0кВт, т=2м/мин; G^^^rA: приводит к повышению физико-механических характеристик.

Таблица 1 - Значения характеристик текстильного материала суровье арт. 18422 Премьер Комфорт 250 с пропиткой

Наименование показателя Значение

контрольный образец обработанный образец

Разрывная нагрузка по основе/по утку, Н 575/325 601/421

Относительное удлинение, % 15,1 16,4

Стойкость к истиранию, циклы 6000 9000

Жесткость при изгибе, Н 0,08 0,09

Водоупорность, кПа 3,3 3,2

Гигроскопичность, % 5,5 6,7

Стойкость к морской воде, ч 12 8

Исследования показали (рис.1), что стойкость к щелочи суровой ткани контрольного образца составляет 9 ч, для наноструктурированного образца - 9,5 ч. Обработка образца ткани суровье увеличивает стойкость к щелочи на 5,5%. Стойкость к кислоте суровой текстильной ткани арт. 18422Х контрольного образца составляет 5 ч, после

наноструктурирования стойкость повысилась на 10% и составила 5,5 ч.

Рис. 1 - Диаграмма изменения стойкости к агрессивным средам ткани суровой арт. 18422Х «Премьер Комфорт 250» после обработки ННТП

Стойкость к нефти контрольного образца суровой ткани сотавляет 16 ч., обработанного - 17 ч. Обработка в плазме повышает стойкость к нефти образца ткани суровье артикул 18422Х на 6%.

Морфологические изменения поверхности текстильного материала подтверждаются рисунком 2, на котором приведены микрофотографии образцов текстильных материалов ткани суровье арт. 18422Х «Премьер Комфорт 250» с пропиткой (состав 80% - хлопок + 20 % п/э).

а б

Рис. 2 - Микрофотографии ткани суровье арт. 18422Х «Премьер Комфорт 250» с пропиткой

наноструктурированный

По данным микроскопического анализа на поверхности волокон исходного образца (рис.2а) наблюдается наличие шероховатости и дефектов в виде сколов, царапин, трещин на поверхности волокон. После обработки плазмой поверхность волокон становится гладкой, дефекты исчезают (рис.2б), что объясняется образованием поверхностного модифицированного слоя в результате ионной бомбардировки материала в процессе плазменной обработки. Образующийся модифицированный слой придает текстильному материалу стойкость к агрессивным средам, а также приводит к повышению физико-механических свойств.

Таким образом, предлагаемый способ обработки (в режиме Рк=18-20 Па, w^^rb^ т=2м/мин; Gu^^^r^) в процессе которого ионный поток инертного плазмообразующего газа осуществляет активацию поверхности текстильного материала, за счет чего происходит структурирование поверхности волокон текстильного материала, приводит к увеличению физико-механических и гигиенических свойств, а также к увеличение защитных свойств материала по отношению к агрессивным средам.

Литература

1. А.А Азанова, И.Ш. Абдуллин. Вестник Казанского технологического университета. 19, 80-82 (2012).

2. И.Ш. Абдуллин, Н.Ф. Кашапов. Высокочастотная плазменно-струйная обработка материалов при пониженных давлениях. Теория и практика применения. КГТУ им. Кирова, Казань, 2008. 348 с.

3. Конфокальный сканирующий микроскоп OLS LEXT 4000 // [Лазерные микроскопы]/ Мелитекс [г. Москва]. URL/ http://www.melytec.ru/production /microscope/laser/

*Проект выполняется в организации исполнителе (Получателе субсидии) при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в соответствии с требованием соглашения № 14.577.21.0019 о предоставлении субсидии на проведение прикладных научных исследований. Уникальный идентификатор прикладных научных исследований (проекта) RFMEFI57714X0019.

© И. Ф. Сайфутдинова - к.т.н., начальник сектора АО «КазХимНИИ», isayfutdinova@mail.ru; Д. Р. Шатаева - к.т.н., ведущий инженер КНИТУ, dinysik-86@mail.ru; В. В. Хамматова - д.т.н., зав. каф. «Дизайн» КНИТУ, venerabb@mail.ru.

© 1 F. Sayfutdinova - candidate of Technical Sciences, Head of Sector joint-stock company «Kazan Chemical Research Institute», isayfutdinova@mail.ru; D. R. Shataeva - candidate of Technical Sciences, lead engineer KNRTU, dinysik-86@mail.ru; V. V. Hammatova - doctor of Technical Sciences, head of department «Design» KNRTU, venerabb@mail.ru.