Влияние плазменной обработки на морозостойкость мембранных материалов

УДК 687.023:678.7

Р. Г. Ибрагимов, Э. Ф. Вознесенский, В. А. Гревцев, О. В. Вишневская, Н. В. Осипов, В. В. Вишневский

ВЛИЯНИЕ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ

НА МОРОЗОСТОЙКОСТЬ МЕМБРАННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Ключевые слова: плазма, параметры модификации, мембранный материал, морозостойкость.

Одним из наиболее перспективных и удобных методов модификации поверхностных свойств материалов с мембранным покрытием является плазменная обработка. В данной статье приведены результаты исследования морозостойкости материалов с мембранным покрытием до и после плазменной модификации.

Keywords: plasma parameters modification, the membrane material, frost-resistance.

One of the most promising and convenient method of modifying the surface properties of materials with the membrane coating is a plasma treatment. This article presents the results of research materials with frost coated membrane before and after the plasma modification.

Морозостойкость текстильных материалов (по А.Ф. Давыдову) [1], определяется способностью изделий в увлажненном состоянии выдерживать многократное замораживание-оттаивание без видимых признаков разрушения и ухудшения прочности. Причиной разрушения, в таком случае, может являться расширение воды в порах материала. Морозостойкость зависит в основном от структурных характеристик изделий. Существует множество методов определения морозостойкости текстильных материалов [1], основным различием которых является природа и состав текстильного материала. Однако, за последние десятилетия инновационные достижения в текстильной промышленности позволили вывести на потребительский рынок многослойные материалы, которые поражают своей многофункциональностью. На сегодняшний день, нет однозначной ГОСТ методики для определения морозостойкости таких материалов, поэтому, для определения морозостойкости рекомендовано использовать такие методики и ГОСТ, как [2]:

- Методика М383-405269-85 «Материалы резинотканевые. Определение температурного предела хрупкости при изгибе»,

- ГОСТ 15162-82 Кожа искусственная и синтетическая и пленочные материалы. Методы определения морозостойкости в статических условиях,

- ГОСТ 28789-90. Ткани с резиновым или пластмассовым покрытием. Испытание на изгиб при низкой температуре,

- ГОСТ 20876-75. Кожа искусственная. Метод определения морозостойкости в динамических условиях,

- Методика М38-137-2011 «Ткани с резиновым или пластмассовым покрытием. Определение стойкости к истиранию» соответствующая ISO 5470-1:1999 «Ткань с резиновым или пластмассовым покрытием. Определение сопротивления истиранию. Часть 1. Прибор Тейбера для испытания истиранием»,

- ISO 5470-2:2003 Ткани с резиновым или пластмассовым покрытием. Определение

износостойкости. Часть 2. Аппарат Мартиндейла для испытания истиранием.

Для исследования мембранных тканей в данной работе был использован ГОСТ 28789-90 «Ткани с резиновым или пластмассовым покрытием. Испытание на изгиб при низкой температуре. Методы определения морозостойкости в статических условиях». Данное исследование проводилось с целью определения влияния плазменной обработки на изменение морозостойкости мембранных материалов. Подробное исследование срезов и изменение толщины и структуры материалов с мембранным покрытием до и после испытаний было исследовано с помощью растрового электронного микроскопа РЭМ-100У с энергодисперсионным анализатором производителя НПО «Электрон», Украина. Общий диапазон увеличения составляет 90-1500 крат, ускоряющее напряжение 30 кВ, ток катода 150 мкА. Образцы крепились на металлические столики с помощью электропроводящего скотча. Для исключения электрической зарядки образцов-диэлектрикров, производилось напыление тонкого (5-10 нм) слоя электропроводящего покрытия серебра на поверхность срезов [3].

В качестве объектов исследования были выбраны двухслойные материалы с мембранным покрытием, нанесенным на изнаночную сторону: полиэфирная ткань с полиуретановым (ПУ) покрытием Климат 3 и полиэфирвискозная ткань с ПУ покрытием Климат 3+ ОАО «Чайковский текстиль» (г. Чайковский) и полиэстеровый флис с ПУ покрытием Алова ООО «Балтийский текстиль» (г. Санкт-Петербург), характеристики которых представлены в работах [4-6].

Обработка тканей проводилась по методике [7] на экспериментальной высокочастотной емкостной (ВЧЕ) плазменной установке. В качестве плазмообразующего газа использовалась смесь из аргона и воздуха. Образцы крепили непосредственно на электрод, тканью вниз, чтобы обработке подвергалось только мембранное покрытие. Модификация проводилась при следующих постоянных входных параметрах ВЧЕ разряда: давление (Р) - 21,6-20,5 Па, мощности

- 1000-1500 Вт; расход газа - 34,5 мг/с, время обработки - 10-40 мин.

вЕ ЗОкУ х50.0 1тш

б

\

« ; ^ ^ ~ _ _ ~ ШГ1

- > •» Щ • - ^ • ,. ^ , ' / V .. '4 . «г

Уу ___ Л" V'-.-. - 1 ^

- Л

вЕ ЗОкУ х50.0 1тт

в

Рис. 1 - Микрофотографии материала Алова х50: а) образец без модификации; б) образец после плазменной модификации; в) образец после испытания на морозостойкость

Образцы материалов до и после модификации подвергались воздействию низкой температуры -400С на протяжении 2х часов в климатической камере. Далее образцы извлекались из камеры и проверялись на изгиб согласно ГОСТ 28789-90. После испытаний ткани оценивали визуально на наличие трещин и разрывов. В таблице 1

представлены результаты полученных

исследований.

В результате исследования мембранных материалов (таблица 1), визуально не было найдено никаких видимых деформаций, разрывов, трещин и разрушений до и после воздействия ВЧЕ плазмы пониженного давления. Для более точной картины, было проведено микроскопическое исследование срезов.

Таблица 1 - Результаты исследования морозостойкости материалов с мембранным покрытием до и после плазменной обработки

Материал Морозостойкость

без модификации модифицирова нный

Материал с покрытием Климат 3 без изменений без изменений

Материал с покрытием Климат 3 без изменений без изменений

Материал Алова без изменений без изменений

Из рисунка 1 видно, что образец ткани Алова до модификации (рис. 1а) и после модификации (рис. 1б) не имеет каких-либо изменений структуры волокон самой ткани и покрытия в целом. Образец после испытания на морозостойкость (рис. 1в) имеет видимое разволокнение ткани. Это может быть связано с механическим воздействием на ткань. В целом, данный образец не имеет видимой деструкции.

В результате данного исследования, необходимо отметить, что воздействие ВЧЕ плазмы пониженного давления не влияет на структурные изменения мембранных материалов, а также на их морозостойкость. Благодаря данному исследованию, можно сделать вывод о том, что плазменная обработка является достаточно щадящим методом модификации для материалов с мембранным покрытием.

Литература

1. Давыдов, А.Ф. Текстильное материаловедение: Учеб. пособие, Российск. заочный ин-т текстил. и легк. пр-сти. - М. -1997. - 168 с.

2. Ветрова Л.Е., Ионова В.Ф., Таскаева П.В., Титаренко А.Т., Шпаков В.П. Стойкость тканей с покрытиями к низким температурам [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Ипр:,,пшр. com/articles/tkani_s_elastomernym_pokrytiem/stojkost_tka nej_s_pokrytiyami_k_nizkim_temperaturam.

3. Берштейн, В.А. Дифференциальная сканирующая калориметрия в физикохимии полимеров / В. А. Берштейн, В. М. Егоров. - Л.: Химия. Ленингр. отделениение. - 1990. - 254 с.

4. Абдуллин И.Ш., Ибрагимов Р.Г., Вишневская О.В., Вишневский В.В., Осипов Н.В. Исследование изменения свойств поверхности двухслойных

мембранных материалов после плазменной обработки / Вестник Казанского технологического университета. 2016. №8. Т.19.С 75-78.

5. Абдуллин, И.Ш., Ибрагимов, Р.Г., Зайцева, О.В., Вишневский, В.В., Осипов, Н.В. Гидрофобизация поверхности материалов с мембранным покрытием с помощью плазменной обработки / Вестник Казанского технологического университета. 2014. №19. С 47-49.

6. Абдуллин И.Ш., Нефедьев Е.С., Ибрагимов Р.Г., Зайцева О.В., Вишневский В.В., Осипов Н.В.

Регулирование эксплуатационных свойств тканей с мембранным покрытием / Вестник Казанского технологического университета. 2014. № 12.С. 34-36.

7. Абдуллин И.Ш., Нефедьев Е.С., Ибрагимов Р.Г., Зайцева О.В., Вишневский В.В., Осипов Н.В. Регулирование эксплуатационных свойств тканей с мембранным покрытием / Вестник Казанского технологического университета. 2014. № 12.С. 34-36.

© Р. Г. Ибрагимов, к.т.н., доцент кафедры ТОМЛП КНИТУ, modif@inbox.ru, Э. Ф. Вознесенский, д.т.н., профессор той же кафедры, howrip@rambler.ru; В. А. Гревцев, д.г.-м.н., в.н.с. ФГУП ЦНИИгеолнеруд, mr.valdon@mail.ru; О. В. Вишневская, научный сотрудник ФГУП ЦНИИгеолнеруд, E-mail: olesya-zef@yandex.ru; Н. В. Осипов, магистр группы 435-М3, кафедры ПНТВМ КНИТУ, В. В. Вишневский, магистр группы 435-М3, кафедры ПНТВМ КНИТУ.

© R. G. Ibragimov, Ph.D. associate professor the department of TEMLI KNRTU. E-mail: modif@inbox.ru, E. F. Voznesenskiy, Ph.D., professor of the department PNTMC KNRTU, E-mail: howrip@rambler.ru; V. A. Grevtsev, doctor of sciences, leading researcher of СSCRIgeolnerud, E-mail: mr.valdon@mail.ru; O. V. Vishnevskaya, research fellow of СSCRIgeolnerud. E-mail: olesya-zef@yandex.ru, N. V. Osipov, magister group 435-M3, the department PNTMC KNRTU; V. V. Vishnevskiy, magister group 435-M3, the department PNTMC KNRTU.