Влияние плазмы ВЧ разряда пониженного давления на эффективное закрепление наночастиц серебра в поверхностном слое трикотажных и нетканых волокнистых материалов

УДК 677

Ю. А. Тимошина

ВЛИЯНИЕ ПЛАЗМЫ ВЧ РАЗРЯДА ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ТРИКОТАЖНЫХ И НЕТКАНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Ключевые слова: Текстильный материал, наночастица серебра, модификация.

Установлена зависимость количества серебра на поверхности образцов после промывки и стерилизации от мощности разряда и продолжительности плазменной модификации. Определены оптимальные режимы плазменной обработки, позволяющие закрепить наночастицы серебра в поверхностном слое текстильных материалов.

Keywords: Textile material, silver nanoparticles, modification.

Established the dependence of amount of silver on the surface of the samples after washing and sterilization of the discharge power and the duration of plasma modification. Determined the optimal plasma processing modes allowing to fix the silver nanoparticles in the surface layer of textile materials.

Для антибактериальных трикотажных и нетканых материалов, полученных методом их пропитки раствором, содержащим в качестве активного компонента стабилизированные наночастицы серебра, актуальной проблемой остается устойчивое закрепление нанесенных наночастиц серебра на поверхности материалов. Для трикотажных материалов, используемых для производства многоразового термобелья, это связано с тем, что в процессе эксплуатации и неоднократных стирок изделий в течение их жизненного цикла происходит вымывание наночастиц серебра с поверхности материала и потеря материалом его антибактериальных свойств [1]. Для одноразовых нетканых материалов актуальной является способность материалов без потери своих антибактериальных свойств выдерживать цикл газовой стерилизации в процессе предэксплуатационной подготовки изделий медицинского назначения. Для исследования влияния плазменной модификации на эффективность закрепления наночастиц серебра в поверхностном слое трикотажных и нетканых материалов определяли количество элементного серебра на поверхности образцов до и после 5 циклов промывки, а также распределение наночастиц серебра на поверхности материалов.

Анализ ранее проведенных исследований [2] показал, что для закрепления наночастиц серебра в поверхностном слое текстильных волокон оптимальной плазмообразующей средой для плазменной модификации является смесь газов аргон пропан-бутан в соотношении 70:30, соответственно. Повторная обработка плазмой приводит как к дополнительному «вбиванию» наночастиц в поверхность материалов за счет ионной бомбардировки, что способствует физической адсорбции наночастиц серебра в приповерхностных слоях, так и к формированию поверхностной сетки, за счет присутствия пропан-бутана, способного в ионизированном состоянии взаимодействовать с образовавшимися за счет ионной бомбардировки свободными радикалами в поверхностном слое во-локнообразующих полимеров.

Поиск оптимальных параметров обработки трикотажных и нетканых волокнистых материалов

плазмой ВЧЕ разряда пониженного давления осуществлялся варьированием мощности разряда и продолжительности обработки плазменной модификации (рис. 1, 2).

Рис. 1 - Зависимость количества серебра на поверхности образцов после 5 циклов промывки

Исходное содержание серебра в модифицированных образцах до их промывки и газовой стерилизации составляет для трикотажа х/б+ПП - 0,012 мг/см2, для трикотажа шерсть+ПЭФ - 0,010 мг/см2, для нетканого 1111 полотна - 0,017 мг/см2.

Анализ полученных зависимостей показал, что оптимальной мощностью разряда плазменной модификации для всех исследуемых образцов трикотажных и нетканых материалов является Wр=1,4 кВт, так как после обработки материалов в данном режиме, количество серебра, остающегося на поверхности материалов после 5 циклов промывки образцов трикотажных полотен и цикла газовой стерилизации нетканого материала является максимальным.

Далее в экспериментально выбранном режиме обработки трикотажных и нетканых материалов ^р=1,4 кВт, Р=26,6 Па, в=0,04 г/с, аргон пропан-бутан (70:30)) варьировалось время модифика-

ции образцов. Полученные зависимости представлены на рис. 2.

Рис. 2 - Зависимость количества серебра на поверхности образцов после 5 циклов промывки (для трикотажных полотен) и цикла газовой стерилизации (для нетканого полотна) от продолжительности плазменной модификации (^р=1,4 кВт, Р=26,6 Па, G=0,04 г/с, плазмообразующий газ - аргон пропан-бутан (70:30)).

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что оптимальная продолжительность времени плазменной модификации для всех исследуемых образцов трикотажных и нетканых волокнистых материалов составляет 180 с.

Таким образом, экспериментально установлен оптимальный режим обработки трикотажных и нетканых материалов, модифицированных наноча-стицами серебра, приводящий к устойчивому закреплению наночастиц серебра в поверхностном слое данных материалов: Wр=1,4 кВт, t=180 с, Р=26,6 Па,

0=0,04 г/с, плазмообразующая среда - смесь газов аргон пропан-бутан в соотношении 70:30, соответственно.

Из полученных экспериментальных данных можно сделать вывод, что обработка модифицированных наночастицами серебра трикотажных и нетканых материалов плазмой ВЧЕ разряда пониженного давления препятствует вымыванию наночастиц серебра с поверхности трикотажных материалов в процессе их эксплуатации и стирки, а нетканых материалов в процессе их предэксплуатационной газовой стерилизации. Тогда как с необработанных плазмой образцов после 5 циклов происходит вымывание содержащегося на их поверхности серебра на 42% и 60% для трикотажа х/б+ПП и трикотажа шерсть+ПЭФ, соответственно, а для необработанного нетканого ПП материала после цикла газовой стерилизации количество серебра уменьшается на 18%.

Литература

1. Букина, Ю.А. Получение антибактериальных текстильных материалов на основе наночастиц серебра посредством модификации поверхности текстиля неравновесной низкотемпературной плазмой / Ю.А. Букина, Е.А. Сергеева // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - №7. - С. 125-128.

2. Абдуллина, В.Х. Влияние плазмоактивации на фиксацию наночастиц серебра на поверхности полипропиленового волокна. / В.Х. Абдуллина, Е.А. Сергеева, Е.А. Панкова, И.Ш. Абдуллин, Н.Ф. Кашапов // Вестник Казанского технологического университета. - Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2009. - № 3. -С. 53 - 56.

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

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