Разработка целлюлозных материалов с антибактериальными свойствами золь гель методом

РАЗРАБОТКА ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ С АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫМИ

СВОЙСТВАМИ ЗОЛЬ ГЕЛЬ МЕТОДОМ

Дюсенбиева Кульмайрам Жаманбаевна

PhD докторант, Алматинский технологический университет, г. Алматы, Казахстан

Таусарова Бижамал Раимовна д.х.н профессор, Алматинский технологический университет, г. Алматы, Казахстан

Кутжанова Айкен Жуматаевна к.т.н профессор, Алматинский технологический университет, г. Алматы, Казахстан

В современном мире нанокомпозитные материалы, полученные золь-гель методом, находят широкое применение. Основное преимущество золь-гель метода перед другими состоит в том, что он позволяет контролировать структуру получаемых материалов, размер частиц, величину и объем пор, площадь поверхности пленок. Этот метод не требует уникального оборудования и дорогих исходных реагентов и поэтому является сравнительно более дешевым методам синтеза [1, с.25]. Покрытия получаемые золь гель методом, могут быть применены для различных поверхностей, таких как стекло, бумага, синтетические полимеры, дерево, металлы, и текстиль.

Известно, что модификация текстильных материалов чаще всего осуществляется за счет адгезии молекул полимера в виде пленки на волокнах ткани. Простота такой модификации ткани сопровождается существенным недостатком - сравнительно низкая устойчивость модифицирующих веществ на поверхности тканевых волокон к воздействию последующих чисток и стирок. В связи с этим, является актуальной разработка метода модификации текстильных материалов антимикробными аппретами с их химическим закреплением на поверхности, что позволит значительно повысить устойчивость модифицирующих эффектов.

Большое число исследований по золь-гель технологии посвящено изучению процессов структурообразова-ния в золях на основе тетраэтоксисилана. Сложные реакции происходят в кремнезолях при введении в них многозарядных ионов металлов, особенно если в золь-гель системах находится не один, а несколько таких ионов. В результате реакции гидролитической поликонденсации тетраэтоксисилана формируется ультратонкая кремнеземная сетка (матрица) «хозяин», а неорганические вещества являются прекурсорами для модификаторов сетки (катионов металлов или неметаллов) «гость». В тоже время особенности структурообразования таких многокомпонентных золь - гель систем менее исследованы, несмотря на то, что именно за счет модифицирования кремнезолей удается придать композиционным материалам (покрытиям, пленкам, монолитам, порошкам), образующимся в результате золь-гель синтеза, необходимые технически ценные свойства [2, с. 52].

Исследования в области стабилизация металлсодержащих наночастиц полимерными макромолекулами показывают, что макромолекулы не только стабилизируют дисперсные системы, но и принимают непосредственное участие в их формировании, контролируя размер и форму растущих наночастиц [3, с.65]. Существует несколько подходов к получению полимерных нано композиций, из которых наибольшее распространение нашел золь-гель метод.

Золь гель методом можно придать текстильному материалу различные свойства, гидро и олеофобности, оптические, антимикробные, огнезащитные, антистатические и многие другие свойства. Этот процесс происходит в следующие стадии: формирование золя путем гидролиза

исходного материала и последующей реакции поликонденсации, процесс нанесения покрытия, затем сушка и термический обжиг [4, с.193].

Изменения могут осуществляться путем добавления конкретных соединений, либо прекурсоров до гидролиза, либо в сборные нанозоли. Огромное количество добавок приводит к многообразным функциям. С одной стороны могут быть добавлены простые мономолекулярные соединения, красители, определенные силаны и другие реактивные мономеры. С другой стороны олигомеры, синтетические и природные мономеры, белки и недавно были внедрены живые клетки [5, с.72].

Для улучшения качества жизни важное место отводится швейным изделиям, обладающим антимикробными свойствами, позволяющим снизить риск возникновения или смягчить протекание инфекционного процесса. Такие изделия могут быть в готовом виде обработаны бактерицидными композициями или изготовлены из текстильных материалов, предварительно модифицированных бактерицидными композициями [6, с.293; 7, с.5]

Предложен новый метод модифицирования целлюлозных тканей, придающий устойчивый антимикробный эффект к многократным влажно-тепловым обработкам, а также не ухудщающие их физико-механические и гигиенические свойства [8, с.95; 9, с. 98].

Анализ литературных данных показывает, что золь-гель технология является перспективным методом получения покрытий с воспроизводимой, контролируемой и упорядоченной структурой. Поэтому исследования, посвященные разработке получения антимикробных текстильных материалов с заданными свойствами, методам золь гель технологии, а также изучению свойств и наиболее эффективных областей применения указанных материалов, имеют большое научное и практическое значение.

Целью настоящего исследования является получение целлюлозных материалов с антимикробными свойствами на основе тетраэтоксисилана и наночастиц оксидами цинка и меди.

Антимикробная активность обработанного целлюлозного волокна была определена в соответствии с требованиями ОФС 42-0067-07 «Микробиологическая чистота», для количественной оценки микроорганизмов использовался поверхностный вариант чашечного агарового метода.

Результаты показали, что в контрольном образце (необработанная хлопчатобумажная ткань) наблюдался значительный рост бактерий E.Coli, Yeast/mold, STAPH. AUREUS, AEROBIC COUNT, Sal.Entero. Обработка подобранным составом придает антимикробные свойства, улучшает прочностные характеристики хлопчатобумажных тканей, показатели воздухопроницаемости практически остаются неизменными по сравнению с необработанной тканью.

Проведенные исследования показали, что модифицированные целлюлозные текстильные материалы нано-частицами оксида цинка и меди, обладают антибактериальными свойствами.

Список литературы

1. Максимов А. И., Мошников В. А., Таиров Ю. М., Шилова О. А. Основы золь-гель технологии нано-композитов. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ",

2007.- 260 с.

2. Boris Mahltig, Torsten Textor. Nanosols and textiles

2008, р 237.

3. Шабанова Н.А., Саркисов П.Д. Золь-гель технологии. Нанодисперсный кремнезем. Бином. Лаборатория знаний. 2012 г.- 309 с.

4. C. Colleoni a, I. Donelli b, G. Freddi b, E. Guido a, V.Migani a, G. Rosace a. A novel sol-gel multi-layer approach for cotton fabric finishing by tetraethoxysilane precursor. Surface & Coatings Technology, 2013, рр 192-203.

5. Svetlana Vihodceva, Silvija Kukle. Thin Coatings on the Raw Cotton Textile Deposited by the Sol-Gel Method, Material Science. Textile and Clothing Technology 2012, рр 69-73

6. Кричевский Г.Е. Нано-, био-, химические технологии в производстве нового поколения волокон, текстиля и одежды. Москва, 2012 г.- 480с.

7. Asmaa Farouk, Shaaban Moussa, Mathias Ulbricht, Torsten Textor. ZnO Nanoparticles - Chitosan Compositeas as Antibacterial Finish for Textiles. International Journal of Carbohydrate Chemistry, 2012. vol. 8, pp 3-8

8. Burkitbay A, Taussarova B. R., Kutzhanova A. Z., Rakhimova S. M. Development of a Polymeric Composition for Antimicrobial Finish of Cotton Fabrics. Fibers & Textiles in Eastern Europe 2014, Vol. 22, No. 2(104), p. 96-101.

9. Дюсенбиева К.Ж., Таусарова Б. Р., Кутжанова А.Ж. Получение целлюлозных материалов, модифицированных наночастицами серебра и изучение их антибактериальных свойств. Материалы Республиканского круглого стола «Экологическая безопасность: от идеи к результатам», посвященного 5-летию Института магистратуры и PhD докторантуры Казахского национального педагогического университета имени Абая, 18 апреля 2014г, 95-97с.

SIMULATION MODELS FOR THE CENTRAL MICROPROCESSORS RESEARCHING

Efimushkina Natalya V.

Assistant Professor, Samara State Technical University, Samara

Orlov Sergey P.

Doctor of Technical Sciences, Professor, Samara State Technical University, Samara

ABSTRACT

The paper describes one approach to research the modern microprocessors. It is developed with application of a simulation modeling method and allows investigating operation of the central processors pipeline, as well as the processors in general. The sets of input and output data are given. The screen forms for the simulation models are shown. When developing models a choice of the basic elements structure, their parameters level and the models adequacy assessment problems were solved.

Keywords: computer, processor, simulation modeling.

1. Introduction

Modern microprocessors are designed by the complex architectures. The methods of the computing systems theory are applied to research the specifics of the systems. The most reliable results might be obtained by the experiments on the computing systems functioning under the real or close to real conditions. High complexity of the real computer architectures makes the research process very hard.

2. Discussed problem

The perspective method of the simulation is the method which is based on the functional specification of the system presented in the form of algorithm called as simulation model. The program contains the procedures that imitate the states of the system and the processes for evaluation of the system requirements. Simulation models reproduce the work of the system according to the foregone properties of the elements which models in their turn are also combined into corresponding structure. Such approach allows research the systems of any complexity considering the impacts of different factors and reproducing the most typical situations. Simulation models give the chance to the experimenter and the developer to form ideas of properties and, studying system through its model, to make reasonable design decisions. Important feature of the described method is use the animation which provides presentation and confirms reliability of modelling experiments.

The correct choice of parameters and attributes which should be used to describe the structure and the possible states

of the objects inside the model is the core problem of its development. The chosen attributes should provide the basic properties of computers' functioning on the one hand and to reduce the number of secondary factors which complicate the perception of the model on the other hand.

3. Problem solution

The number of problems had been solved:

1) Choosing the basic elements of the system which have to be displayed in the model;

2) Definition the specification level of the object parameters;

3) Assessment of the model adequacy.

During for the solution of the first problem as the research objects were chosen:

a) The pipeline - main central processors part;

b) The simplified structures of the most widespread processors types: superscalar and EPIC.

It was necessary to display the basic elements of the systems which define the features of their functioning. For example, the pipelining principle is widely used. So simulation models contained the one and multiple pipelines were developed. The last allows investigating features of several short and long principles collaboration.

The choice of the objects parameters was the other problem in developing models. They have to provide explanation of the main functioning features of modern processors.