Сканирующая электронная микроскопия льняных волокон, обработанных низкотемпературной плазмой

ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

УДК 677.027.6

А. А. Азанова, Я. В. Ившин, А. П. Кирпичников

СКАНИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ ЛЬНЯНЫХ ВОЛОКОН, ОБРАБОТАННЫХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМОЙ

Ключевые слова: льняное волокно, плазма высокочастотного емкостного разряда, микроскопия.

Методом сканирующей электронной микроскопии показано, что после плазменной обработки льняной беленой пряжи наблюдаются признаки травления поверхности волокон, в вареной пряже - ярко выраженных изменений структуры поверхности не происходит. Различие результатов обработки связано с наличием на поверхности льняного волокна из вареной пряжи устойчивых к плазменному воздействию нецеллюлозных компонентов, которые отсутствуют в беленой пряже, так как удаляются при отбеливании.

Key words: linen fiber, high-frequency capacitive plasma, microscopy.

Scanning electron microscopy showed that after plasma treatment of linseed bleached yarn there are signs of etching, in the boiled yarn - do not occur pronounced changes in the surface structure. The results associated with the fact that there are plasma-resistant non-cellulose components on the surface of the linen fiber from the boiled yarn. It is not in bleached yarn because it is removed when bleaching.

Известно [1], что при обработке низкотемпературной плазмой

высокомолекулярных материалов затрагивается лишь тонкий поверхностный слой (до 200 нм), а их основные объемные свойства сохраняются. Оценить морфологию и структурные свойства обработанных материалов с нанометровым пространственным разрешением до и после плазменной обработки позволяет метод сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Целью исследования было выявить изменения структуры поверхности льняных волокон после воздействия низкотемпературной плазмы, создаваемой высокочастотным емкостным разрядом при пониженном давлении.

Объектами плазменного воздействия являлись образцы вареной (после щелочной варки) и беленой (после щелочной варки и перекисного отбеливания) пряжи [2]. Обработку проводили в плазме воздуха на ВЧЕ-установке [3] при пониженном давлении в режиме: Р=13 Па, G=0,04 г/с, Wp=1,6 кВт, т=420 с. СЭМ осуществляли с применением рабочей станции «AURIGA Cross Beam» («Carl Zeiss NTS», Германия) в режиме детектирования вторичных электронов. Исследование проводилось при ускоряющем напряжении 5 кВ и рабочем отрезке 25 мм, что позволяет получить оптимальную сохранность образца от воздействия электронов и наилучший контраст при данном режиме детектирования. На поверхность образцов предварительно наносили проводящий слой толщиной 15 нм в высоковакуумной камере, затем они переносились в камеру электронного микроскопа. Результаты представлены на рис. 1-2.

Рис. 1, на котором представлен общий вид нити, демонстрирует, что волокна расположены почти параллельно, на их поверхности наблюдаются характерные сдвиги (надломы), которые являются

результатом изломов и изгибов в период роста растения и многочисленных деформаций в производственных процессах. В межволоконном пространстве и на волокнах присутствуют включения, представляющие собой остатки срединных пластинок и межклеточного вещества. Заметных различий льняных волокон из вареной и беленой пряжи при увеличении ><300 не наблюдается.

в г

Рис. 1 - Общий вид льняных волокон

После воздействия НТП расположение волокон в пряже сохраняется, заметных изменений на их поверхности также не обнаруживается.

Рис. 2 - Микрофотографии льняных волокон

При большем увеличении *20000 (рис. 2) видно, что волокна из исходной отваренной и отбеленной пряжи имеют фибриллярное строение, фибриллы расположены почти параллельно друг дугу. После плазменной обработки у волокна из вареной пряжи

ярко выраженных изменений структуры поверхности не наблюдается (рис. 2 б). Для волокна из беленой пряжи характерны признаки плазменного травления - его поверхностный слой неоднородный, присутствуют «вытравленные» участки межфибриллярного пространства шириной около 10-20 нм (рис. 2 г). Различие результатов СЭМ волокон вареной и беленой пряжи после плазменной обработки может быть связано с тем, что на поверхности льняного волокна из вареной пряжи присутствуют устойчивые к плазменному воздействию нецеллюлозные компоненты. При отбеливании, вероятно, они удаляются, что создает условия для плазменного «травления» расположенных на поверхности менее устойчивых компонентов.

Литература

1. Мельников, Б.Н. Применение тлеющего разряда в текстильной и строительной промышленности / Б.Н. Мельников, СВ. Федосов, Л.В. Шарнина, М.В. Акулова. - Иваново: Изд-во ИГХТУ, 2008. - 232 с.

2. ГОСТ 10078-85 - Пряжа чистольняная, льняная и льняная с химическими волокнами. Общие технические условия.

3. Абдуллин, И.Ш. Высокочастотная плазменно-струйная обработка материалов при пониженных давлениях: теория и практика применения: монография / И.Ш. Абдуллин, В.С. Желтухин, Н.Ф. Кашапов. -Казань: КГУ, 2000. - 348 с.

в

г

А. А. Азанова - к.т.н., доцент каф. моды и технологии КНИТУ, azanovlar@rambler.ru; Я. В. Ившин - д.х.н., проф. каф. технологии электрохимических производств КНИТУ, А. П. Кирпичников — проф., д. ф-м. н., зав. каф. интеллектуальных систем и управления информационными ресурсами КНИТУ.

© А. Azanova - Ph.D., Associate Professor of the Department of Fashion and Technology KNRTU, azanovlar@mail.ru; Ya. Ivshin -Ph.D., prof. of the Department electrochemical engineering KNRTU; А. Kirpichnikov - prof. Ph.D., Head of the Department of Intellectual systems and information resources management KNRTU.