Исследование влияния ННТП на физико-механические характеристики полипропиленовых волокон

С. В. Илюшина

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ННТП НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫХ ВОЛОКОН

Ключевые слова: волокно, модификация, капиллярность, обработка.

Одним из способов улучшения физико-механических характеристик синтетических материалов и изделий из них является модификация свойств волокон с помощью низкотемпературной плазменной обработки. В данной статье анализируется влияние высокочастотной емкостной плазменной обработки на изменение физикомеханических характеристик образцов полипропиленовых волокон.

Keywords: fiber, modification, capillarity, the processing.

One way to improve the physic and mechanical characteristics of synthetic materials and products from them is to modify the properties of fibers with low-temperature plasma treatment. This article analyzes the impact of high-frequency capacitive plasma treatment on change the physic and mechanical characteristics samples of polypropylene fibers.

В настоящее время полимерные нетканые материалы (НМ) широко применяются в медицине и экологии. Это объясняется доступностью их получения и обработки, химической стойкостью, дешевизной. Основными полимерными

материалами, которые используются в последнее время, являются следующие: тефлон, полиуретан, поливинилхлорид, полипропилен,

полиметилметакрилат и его производные (в частности, гидроксиэтилметакрилат, акриламид, латекс, силикон и др.).

Однако полимерные материалы имеют в ряде случаев недостаточную механическую

прочность, плохую биосовместимость,

недолговременную стойкость по отношению к агрессивным биологическим средам человеческого организма и др. В связи с этим для улучшения функциональных свойств полимерных материалов актуальной является модификация их поверхности.

В последнее время в связи с ограниченными возможностями модификации текстильных

материалов традиционными способами

(механическим, термическим, химическим,

электрохимическим) эффективным способом модификации является использование плазменных технологий. Плазмохимическая обработка ведет к быстрому улучшению смачиваемости поверхности, росту капиллярности текстильных материалов, улучшению окрашиваемости и адгезионных характеристик [1].

Новым подходом к решению задачи по защите человека от микроорганизмов является исследование свойств и возможностей использования модифицированных полипропиленовых (1111) волокон. Модифицированное ПП волокно наряду с антимикробными свойствами обладает рядом положительных качеств. Например, ПП абсолютно аллергенонейтрален, обладает хорошими теплоизолирующими свойствами, отталкивает загрязнения, его можно утилизировать, является дешевым по сравнению с другими синтетическими волокнами.

Данная работа посвящена исследованию влияния параметров обработки неравновесной

низкотемпературной плазмы (ННТП) пониженного давления на физико-механические свойства ПП волокон.

Обработка волокон осуществлялась на экспериментальной высокочастотной емкостной (ВЧЕ) плазменной установке, описанной в работе [2]. Технологические параметры ВЧЕ разряда пониженного давления изменялись в следующих пределах: напряжение на аноде иа от 2,5 до 6,5 кВ; сила тока на аноде 1а от 0,2 до 0,8 А. Значения расхода плазмообразующего газа аргона и давления в вакуумной камере составляли С=0,04 г/с и Р=26,6 Па соответственно установлены в ранних работах [3,4] как оптимальные для обработки химических волокнистых материалов.

Результат воздействия ВЧЕ разряда на гидрофильные свойства ПП волокон оценивался с помощью метода определения капиллярности (Н) в соответствии с ГОСТ 3816-81.

Полученные экспериментальные значения капиллярности модифицированных ПП волокон в различных режимах представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Значения капиллярности ПП волокон в зависимости от режимов обработки

Режимы обработки Н, мм

Ia, A CQ ГО

0,2 4,5 25

0,3 3 29

0,3 6 34

0,5 2,5 29

0,5 4,5 29

0,5 6,5 18

0,7 3 21

0,7 6 49

0,8 4,5 21

Контрольный 0

Таким образом, в результате обработки ПП волокон в потоке ВЧЕ разряда высота подъема

жидкости по капиллярам увеличивается от 0,0 до 18 - 49 мм в зависимости от режимов обработки.

Активацию поверхности 1111 волокон можно объяснить образованием радикалов и водорода при плазменной обработке и функциональных групп при выносе образцов на воздух.

Исследование механических характеристик при деформации на растяжение модифицированных ПП волокон показало улучшение прочностных характеристик (табл. 2).

Таблица 2 - Механические характеристики при деформации на растяжение

Режим обработки Разрывная нагрузка, Н Относительное удлинение, %

1а=0,7 А, иа=6 кВ 56,6 424,2

1а=0,3 А, иа=6 кВ 56,2 351,3

1а=0,5 А, иа=4,5 кВ 52,2 404,9

Контрольный 48,7 396,8

Из таблицы 2 видно, что после плазменной модификации в оптимальных режимах, разрывная нагрузка ПП волокон увеличивается на 16,2%.

Экспериментально доказано, что плазменная обработка ПП волокон в режиме: 1а=0,7 А, иа=6 кВ, т=180 с, Р=26,6 Па, аргон позволяет активировать поверхность волокон, а также повысить физико-механические свойства.

Таким образом, разработка новой технологии НМ на основе модифицированных ПП волокон позволит расширить ассортимент медицинских материалов и увеличить экономическую эффективность их применения в медицинской практике в качестве перевязочных средств и изделий медицинского назначения.

Литература

1 Абдуллин, И.Ш. Высокочастотная плазменная обработка в динамическом вакууме капиллярнопористых материалов. Теория и практика применения / И.Ш. Абдуллин, Л.Н. Абуталипова, В.С. Желтухин, И.В. Красина. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 2004. - 428с.

2 Сергеева, Е. А. Оптимизация режимов

низкотемпературной плазменной обработки высокомодульных полиэтиленовых волокон / Е.А. Сергеева, И. А. Гришанова, С. В. Илюшина // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. -№7. - С. 94-98.

3 Сергеева, Е.А. Физико-химическая модель влияния ВЧЕ-разряда на синтетические волокна и нити / Е.А. Сергеева // Швейная промышленность. - 2010. - №4. - С.31-33.

4 Сергеева, Е.А. Влияние природы и состава плазмообразующей среды на физико-механические свойства высокомодульных полиэтиленовых волокон / Е.А. Сергеева, И.А. Гришанова, С.В. Илюшина, М.Ф. Шаехов // Вестник Казанского технологического университета. № 10; Федер. агентство по образованию, Казан. Гос. технол. Ун-т. - Казань: КГТУ, 2010. - С.187-190.

© С. В. Илюшина - канд. техн. наук, асс. каф. технологии химических, натуральных волокон и изделий КНИТУ, strelfy@mail.ru.