Влияние параметров пропитки на эффективность модификации нетканых материалов раствором наночастицами серебра

УДК 677

Ю. А. Тимошина

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОПИТКИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ МОДИФИКАЦИИ НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ РАСТВОРОМ НАНОЧАСТИЦАМИ СЕРЕБРА

Ключевые слова: Нетканый материал, наночастица серебра, параметр, модификация.

Проведен анализ влияния температуры и концентрации раствора, а также времени пропитки нетканых материалов антибактериальным препаратом на количественное содержание серебра в модифицируемых материалах.

Keywords: Knitted material, silver nanoparticle, parameter, modification.

The analysis of the effect of temperature and concentration of the solution, the time of impregnation of nonwovens antibacterial drug to quantify the silver content in the modified materials.

В настоящее время все более перспективным становится производство нетканых материалов, которые по своим гигиенических характеристикам превосходят ранее использовавшиеся тканые материалы. Современные технологии производства нетканых материалов позволяют обеспечивать высокий выпуск продукции и сравнительно невысокую стоимость готовых материалов, что позволяет широко применять нетканые материалы для производства изделий одноразового использования. Нетканые материалы являются экологически чистым продуктом и применяются в таких областях медицины, где требуется стерильность и защита персонала и пациентов [1]. Однако, многие производимые на настоящий момент однослойные нетканые материалы в силу своей структуры не могут обеспечить необходимого уровня бактериологической проницаемости, поэтому существует необходимость их модификации с целью придания дополнительных антибактериальных свойств [2]. Основной целью придания текстильным материалам антибактериальных свойств является защита от действия микроорганизмов и патогенной микрофлоры объектов, соприкасающихся с данными текстильными материалами. Высокой антимикробной активностью, широким спектром антибактериального действия, а вместе с этим отсутствием деструктирующего влияния на материалы и экологической безопасностью обладают антибактериальные препараты, содержащие наночастицы серебра. При этом важным является определение оптимальных параметров пропитки нетканых материалов антибактериальным препаратом, так как это является необходимым для получения текстильных материалов, содержащих достаточное количество наночастиц серебра и обладающих необходимым антибактериальным эффектом [3].

В качестве объекта исследования использовался нетканый материал спанбонд (100% полипропилен), получивший широкое применение, как в однослойных, так и в составе многослойных одноразовых нетканых материалах. Для пропитки применялся водный коллоидный раствор наночастиц серебра «А£Бион-2».

Для установления закономерностей влияния времени пропитки антибактериальным препаратом на количественное содержание серебра в модифицируемых материалах варьировали продолжительность пропитки образцов раствором наночастиц серебра «А£Бион-2» от 0 до 3600 с. Концентрация раствора

наночастиц серебра для пропитки составляла 0,07 г/дм3 [3]. Пропитка производилась при комнатной температуре в темном боксе без попадания прямых солнечных лучей. Зависимость количественного содержания серебра в модифицируемых материалах от времени пропитки раствором «А£Бион-2» представлена на рисунке 1.

0 600 1200 1800 2400 3000 3600

Время пропитки, с

Рис. 1 - Зависимость количества серебра на поверхности образцов от продолжительности пропитки препаратом «AgБион-2»

Анализ экспериментально полученной зависимости показал, что наибольшее содержание наночастиц серебра на поверхности нетканых мотериалов достигается при времени пропитки 1800 с и составляет 0,016 мг/см2

Далее исследовалось влияние температуры раствора для пропитки нетканых материалов. Максимальная температура пропитки была определена в соответствие с условиями хранения препарата «А£Бион-2» и составила 400С. Эффективность пропитки материалов при различной температуре раствора оценивалась путем определения количественного содержания серебра на поверхности модифицируемых образцов. Экспериментально полученные результаты представлены на рис. 2.

По полученным данным можно сделать вывод, что температура раствора антибактериального препарата, используемого для пропитки нетканых материалов, не имеет существенного влияния в диапазоне исследований, о чем свидетельствует количество содержания серебра в модифицируемых образцах, которое составляет от 0,015 до 0,016 мг/см2. Поэтому для дальнейших экспериментов пропитка образ-

цов производилась при комнатной температуре 22-24"С [4].

Рис. 2 - Зависимость количества серебра на поверхности образцов от температуры антибактериального раствора для пропитки

Для установления влияния концентрации препарата «AgБион-2» на изменение антибактериальной активности модифицированных нетканых материалов, оценивали коэффициент оптического пропускания мясо-пептонного агара, в емкость с которым были помещены и выдержаны в течение 48 часов при температуре 400С образцы, пропитанные антибактериальным раствором с различной концентрацией [5]. Для пропитки образцов нетканых материалов использовали концентрации раствора «А£Бион-2» со следующим содержанием наночастиц серебра: 0,014; 0,028; 0,07; 0,14 и 0,28 г/дм3. Полученные результаты представлены в таблице 1. По коэффициенту оптического пропускания бульона, после нахождения в нем исследуемых образцов в течение времени инкубирования, можно судить о степени развития микроорганизмов в среде, окружающей образец. Таблица 1 - Влияние концентрации раствора «AgБион-2» на коэффициент оптического пропускания агара

Концентрация раствора «AgБион-2» для пропитки нетканого материала, г/дм3 Коэффициент оптического пропускания бульона

0 1,132

0,014 1,021

0,028 0,945

0,070 0,462

0,140 0,216

0,280 0,210

Анализ полученных экспериментальных данных показывает, что наименьшая степень развития микроорганизмов в среде, окружающей модифицированные образцы, наблюдается при концентрациях нано-

частиц в растворе, используемом для пропитки нетканых материалов, равных более 0,14 г/дм3. При дальнейшем росте концентрации раствора препарата «AgБион-2» значительного снижения степени развития микроорганизмов в среде вокруг испытуемых образов не происходит, о чем свидетельствуют полученные данные коэффициента оптического пропускания.

Таким образом, можно сделать вывод, что оптимальными параметрами для пропитки нетканого ПП материала спанбонд водным колллоидным раствором наночастиц серебра «А£Бион-2», являются: концентрация наночастиц серебра в растворе для пропитки

0.14.г/дм3; продолжительность пропитки 1800 сек.; температура раствора для пропитки 22-240С.

Полученные результаты можно объяснить тем, что величина адсорбции зависит от природы сорбента и состояния его поверхности, а также природы сорбата, его температуры, концентрации и времени пропитки. При продолжительности пропитки равной 1800 сек. максимальная сорбция раствора наночастиц серебра поверхностью волокон исследуемого нетканого материала достигается при концентрации раствора 0,14 г/дм3 [5]. Последующее увеличение концентрации раствора не приводит к увеличению количества серебра на поверхности модифицируемых материалов, что связано с тем, что волокна, выступающие в качестве сорбента, обладают определенными показателями пористости и смачиваемости и не могут обеспечить больший уровень сорбции наноча-стиц серебра из раствора при данной продолжительности пропитки и температуре раствора.

Литература

1. Тимошина, Ю.А. Нетканые материалы медицинского назначения / Ю.А. Тимошина, Н.М. Тимошин // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - № 13. - С. 123-125.

2. Тимошина, Ю.А. Влияние плазмы ВЧ разряда пониженного давления на эффективное закрепление наночастиц серебра в поверхностном слое трикотажных и нетканых волокнистых материалов / Ю.А. Тимошина // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - № 14. - С. 179-180.

3. Сергеева, Е.А. Получение волокнистых текстильных материалов с антибактериальными свойствами путем модификации их поверхности наночастицами серебра / Е.А. Сергеева, Ю.А. Тимошина // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. -2015. - № 6 (360). - С. 108-111.

4. Тимошина, Ю.А. Оптимизация параметров плазменной обработки трикотажных материалов / Ю.А. Тимошина, Н.М. Тимошин // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - № 18. - С. 87-88.

5. Тимошина, Ю.А. Влияние концентрации препарата на основе наночастиц серебра на антибактериальную активность модифицированных текстильных материалов/ Ю.А. Тимошина // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - № 14. - С. 179-180.

© Ю. А. Тимошина, доцент каф. ПНТВМ КНИТУ, ybuki@mail.ru.

© Y. A. Timoshina, assistant professor of the department «The plasma-chemical and nanotechnology of high-molecular materials», KNRTU, ybuki@mail.ru.