Повышение стойкости материалов к агрессивным средам, применяемых для спецодежды

УДК 687.03

В. В. Хамматова, К. Э. Разумеев

ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ К АГРЕССИВНЫМ СРЕДАМ,

ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ СПЕЦОДЕЖДЫ

Ключевые слова: текстильный материал, плазма, стойкость к агрессивным средам, защитные свойства, наноструктури-

рование, специальная одежда.

В статье рассматриваются вопросы, связанные с разработкой текстильных материалов специального назначения для работников химической, нефтехимической и представителей нефтедобывающей отраслей с использованием потока неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления и полимерных покрытий, а также водоотталкивающей пропитки. Наиболее важным показателем определяющим защитные свойства является стойкость к агрессивным средам (нефти, щелочи и кислоте). Проведены исследовательские испытания защитных свойств текстильных материалов и представлены полученные результаты.

Keywords: textile material, plasma, resistance to aggressive environments, protective properties, nanostructures, special clothing.

The article discusses issues related to the development of textile materials for special purpose for workers of chemical, petrochemical and representatives of the oil industries with the use of a stream of nonequilibrium low-temperature plasma of reduced pressure and polymer coatings, as well as water-repellent impregnation. The most important indicator in determining the protective properties is the resistance to aggressive media (oil, alkali and acid). Conducted research testing the protective properties of the textile materials and the results are presented.

Введение

Реализация приоритетных направлений развития науки, техники и технологий на этапе осуществления государственной научно-технической политики позволила получить результаты и сформировать компетенции, необходимые для перехода к разработке новых видов текстильных материалов для специальной одежды, отвечающих комплексу защитных характеристик [1]. Это, в частности, касается работников химической, нефтехимической и представителей нефтедобывающей отрасли. Поскольку спецодежда химиков и нефтяников подвергаются воздействию различных агрессивных сред. Так как работа в этих отраслях промышленности связана с большим количеством неблагоприятных факторов, поэтому их рабочая спецодежда должна защищать от воздействий агрессивных сред (нефти, щелочи и кислоты).

На основе вышеизложенного, целью данной работы является разработка уникальной ткани для специальной рабочей одежды химической, нефтехимической и нефтедобывающей отраслей, основной характеристикой которых является стойкость к агрессивным средам.

Для реализации цели работы провели анализ мировых тенденций создания современных тканей для специальной одежды, обеспечивающих комплекс защитных характеристик в различных отраслях промышленности, проанализированы условия труда рабочих химической, нефтехимической и нефтедобывающей отраслей, определены отрасли промышленности, которые нуждаются в современной защитной одежде от указанных факторов (так как наиболее сложные условия труда), а также проанализирован объем требуемых специальных тканей и средств индивидуальной защиты в этих отраслях [2-4].

Традиционно для производства тканей для спецодежды применяются наиболее актуальные техно-

логии прорезинивания, с использованием полимерных покрытий и водоотталкивающей пропитки [5,6].

Экспериментальная часть

В данной работе проведены исследования влияния неравновесной низкотемпературной плазмы (ННТП) пониженного давления для повышения стойкости к агрессивным средам (нефти, щелочи и кислоте) одежды специального назначения из нано-структурированных текстильных материалов с содержанием натуральных волокон.

Обработка опытных образцов наноструктуриро-ванных текстильных материалов осуществлялась на уникальной полупромышленной плазменной установке периодического действия «ВАТТ 1500 Р/Р ПЛАЗМА 3», где устанавливался рулон исходного материала между ВЧ электродами в вакуумной камере. При закрытии крышки вакуумной камеры с помощью откатной двери, электроды устанавливались в рабочее положение. В камере создавалось пониженное давление, и происходила обработка в потоке неравновесной низкотемпературной плазмы [7].

Наноструктурирование экспериментальных образцов текстильных материалов из натуральных волокон осуществлялось при варьировании входных параметров плазменной установки, к которым относятся: мощность разряда (Wp)=0,2 - 2,0 кВт, расход плазмо-образующего газа (G) от 0 до 0,08 г/с, давление в вакуумной камере (Рк) от 13 до 53 Па и время обработки (т) от 1 до 3 м/ минуту, мощность потребляемая установкой (РпоГр.) от 1,0 до 5,0 кВт. Данная установка является однокамерной установкой периодического действия. Ее питание осуществляется от сети переменного тока напряжением 380/220 В ± 5%, частотой 50 Гц. В качестве плазмообразующего газа использовали аргон, аргон - пропан-бутан.

Объектом исследования являлись суровые ткани «Премьер Комфорт 250», (состав 80% хлопок + 20% ПЭ), артикул 18422Х и «Премьер Cotton 300»,

с пропиткой (состав 100% хлопок), артикул 10408.

Одним из основных показателей определяющих защитные свойства наноструктурированных тканей для специальной одежды с содержанием натуральных волокон являются стойкость к агрессивным средам. В качестве агрессивной среды использовали раствор щелочи №ОН и нефть (ГОСТ 12.4.2202002) [8], что позволило определить их выносливость, то есть устойчивость к действию многоцикловых нагрузок.

Проведено исследование влияния метода нано-структурирования текстильных материалов с помощью ННТП обработки, в результате воздействия на них щелочи. Результаты исследований представлены на рисунках 1 и 2.

Рис. 1 - Изменение стойкости к щелочи экспериментальных образцов тканей суровье "Премьер Комфорт 250" (80% хлопок + 20% полиэстер) от мощности разряда и давления в вакуумной камере

Рис. 2 - Изменение стойкости к щелочи экспериментальных образцов тканей суровье «Премьер Cotton 300» (100% хлопок) от мощности разряда и давления в вакуумной камере

Проведенные исследования ткани «Премьер Cotton 300» (100% хлопок), показали, что максимальные показатели стойкости к щелочи до 8,5 часов достигаются в результате наноструктурирования ННТП при Рк=22 Па; Wj,=4,0 кВт; т=2 м/мин; G^.^0,04 г/с и до 9,0 часов наблюдается в ткани «Премьер Комфорт-250» (80% хлопок + 20% полиэстер) при воздействии потоком ННТП в режиме Рк=20-22 Па; Wj,=4,0 кВт; т=2 м/мин; G.,^0,04 г/с,

что соответствует требованиям ГОСТ не менее 4 часов.

На основе отработки режимов мощности разряда и давления в вакуумной камере на плазменной установке, установлено, что после наноструктури-рования ННТП экспериментальных образцов текстильных материалов стойкость к щелочи увеличивается для всех видов материалов, используемых в качестве объектов исследования. При дальнейшем увеличении параметров наноструктурирования мощности разряда и давления в вакуумной камере, происходит обратный процесс, стойкость к щелочи снижается, что приводит к ухудшению внешнего вида и интенсивности окраски текстильных материалов для спецодежды.

В результате исследований влияния плазменного потока на проницаемость нефти в образцах текстильных материалов (табл. 1) установлено, что непродолжительное воздействие (т=1 м/мин) в режиме Рк=20-22 Па; Wр=4,0 кВт; G=0,04 г/с, приводит к увеличению времени проницаемости капли нефти до 18 часов преимущественно в плазмообра-зующем газе аргон, что соответствует требованиям ГОСТ не менее 12 часов.

Таблица 1 - Влияние потока ННТП пониженного давления на проницаемость нефти текстильными материалами

Текстильный материал для спецодежды Время стойкости к проницаемости нефти ^ , ч

Контроль-ный образец Плазмообразующие газы

Аргон Аргон - пропан-бутан

«Премьер Комфорт- 250» 12 16 15

«Премьер FR-350» 12 18 16

«Премьер Cotton 300» 12 15 16

«Парусина полульняная» 10 12 13

Заключение

Таким образом, полученные текстильные материалы для спецодежды на основе применения метода наноструктурирования образцов потоком ННТП способны защитить от едких химических веществ. При этом ткани отлично отталкивают нефтепродукты, а также щелочь.

Литература

1. Гарант.РУ: http://www.garant.ru/products/ ipo/prime/doc/71451998/#ixzz4eA4kcrot. Указ Президента РФ от 1 декабря 2016 г. № 642 "О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации".

2. Электронный ресурс http://stepconsulting.ru /риЬ1ЛехШ0905^Мт1 Российский рынок текстиля //Лица бизнеса. - 2005. - №9/1 (102).

3. Элктронный ресурс http://www.aww.ru/about-us/ Профессиональная одежда, безопасная обувь, СИЗ.

4. Шеромова, И.А. Текстильные материалы: получение, строение, свойства: учебное пособие. - Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2006. - 220 с.

5. Сафонов, В.В. Защитные полимерные покрытия и материалы: Часть I. Получение материалов с водо- и огнестойкостью / В.В. Сафонов. - М.: ФГБОУ ВПО «МГУДТ», 2014. - 145 с. 7.

6. Разработка технологии производства текстильных материалов для специальной одежды и средств индивидуальной защиты на основе отечественных высокомодульных, высокопрочных и термостойких волокон и ни-

тей, имеющих высокий кислородный индекс : отчет о НИОКР (1 этап) / ФГУП ЦНИХБИ ; рук. Лаврентьева Е.П ; исполн. Дьяченко В.В. [и др.]. - М., 2009. - книга 1 - 143 с., книга 2 - 124 с.

7. Хамматова, Э.А. Разработка технологий производства модифицированных композиционных волокнистых материалов, применяемых в нефтехимическом и нефтеперерабатывающем комплексах (научная монография) // Э.А. Хамматова, Р.Ф. Гайнутдинов, Ю.Н.Матвеев. - Казань: Изд-во КНИТУ, 2016. - 264 с.

8. ГОСТ 12.4.220-2002 «ССБТ. Средства индивидуальной защиты. Метод определения стойкости материалов и швов к действию агрессивных сред» [Текст]. -Введ.12.04.2002. - М.: Госстандарт России: Издательство стандартов, 2002. - 20 с.

© В. В. Хамматова - доктор технических наук, зав. кафедрой дизайна, ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», venerabb@mai1.ru; К.Э. Разумеев - директор текстильного института, ФГБОУ ВО «Российский государственный университет им. А.Н.Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство)», k.razumeev@ramb1er.ru.

© V. V. Khammatova - doctor of technical Sciences, Head of the Department of Design, of the «Kazan State Technological University», venerabb@mail.ru; K. E. Razumeev - the Director of the textile Institute, of the «Moscow state University. A. N. Kosygin (Technology. Design. Art)», k.razumeev@rambler.ru.